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

Площадь сечения провода формула: формула расчета, таблица нагрузки на медный кабель и видео

Содержание

формула расчета, таблица нагрузки на медный кабель и видео

Электропроводка в современных квартирах предусматривает максимальный рабочий ток в сети до 25 Ампер. Под такой параметр рассчитаны и защитные автоматы, установленные в распределительном щите квартиры. Сечение провода на входе в помещение должно составлять не менее 4 мм2. При устройстве внутренней разводки допустимо применять кабели с сечением 2,5 мм2, которые рассчитаны на ток 16 Ампер.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Измерение диаметра провода

По стандарту диаметр провода должен соответствовать заявленным параметрам, которые описываются в маркировке. Но фактический размер может отличаться от заявленного на 10-15 процентов. Особенно это касается кабелей, которые изготовлены мелкими фирмами, однако проблемы могут быть и у крупных производителей. Перед покупкой электрического провода для передачи токов большого значения, рекомендуется промерять диаметр проводника. Для этого могут применяться различные способы, отличающиеся погрешностью. Перед выполнением измерения требуется очистить жилы кабеля от изоляции.

Замеры можно производить непосредственно в магазине, если продавец разрешит снять изоляцию с небольшого участка провода. В противном случае придется приобрести небольшой отрезок кабеля и произвести измерение на нем.

Микрометром

Максимальную точность можно получить с помощью микрометров, которые имеют механическую и электронную схему. На стержне инструмента имеется шкала с ценой деления 0,5 мм, а на круге барабана есть 50 рисок с ценой деления 0,01 мм. Характеристики одинаковы у всех моделей микрометров.

При работе с механическим прибором следует соблюдать последовательность действий:

  1. Вращением барабана устанавливают зазор между винтом и пяткой близкий к измеряемому размеру.
  2. Подвести винт трещоткой плотнее к поверхности измеряемой детали. Подводку выполняют вращением рукой без усилий до момента срабатывания трещотки.
  3. Высчитать поперечный диаметр детали по показаниям на шкалах, размещенных на стебле и барабане. Диаметр изделия равен сумме значения на стержне и барабане.

Измерение механическим микрометром

Работа с электронным микрометром не требует вращения узлов, он выводит значение диаметра на жидкокристаллический экран. Перед использованием прибора рекомендуется проверить настройки, поскольку электронные устройства производят замер в миллиметрах и дюймах.

Штангенциркулем

Прибор имеет уменьшенную по сравнению с микрометром точность, которой вполне хватает для измерения проводника. Штангенциркули оснащаются плоской шкалой (нониусом), круговым циферблатом или цифровой индикацией на жидкокристаллическом дисплее.

Чтобы измерять поперечный диаметр, необходимо:

  1. Зажать измеряемый проводник между губками штангенциркуля.
  2. Высчитать значение по шкале или посмотреть его на дисплее.

Пример вычисления размера на нониусе

Линейкой

Измерение линейкой дает грубый результат. Для выполнения замера рекомендуется применение инструментальных линеек, которые имеют большую точность. Использование деревянных и пластиковых школьных изделий даст весьма приблизительное значение диаметра.

Для замера линейкой необходимо:

  1. Очистить от изоляции кусок провода с длиной до 100 мм.
  2. Плотно намотать полученный отрезок на цилиндрический предмет. Витки должны быть полными, то есть начало и конец провода в намотке направлены в одну сторону.
  3. Измерить длину получившейся намотки и разделить на количество витков.

Измерение диаметра линейкой по числу витков

В приведенном выше примере имеется 11 витков провода, которые составляют в длину около 7,5 мм. Разделив длину на количество витков, можно определить приблизительное значение диаметра, которое в данном случае равно 0,68 мм.

На сайтах магазинов, продающих электрические провода, имеются онлайн-калькуляторы, которые позволяют выполнить расчет сечения по количеству витков и длине полученной спирали.

Определение сечения по диаметру

После определения диаметра провода можно приступить к вычислению площади сечения в квадратах (мм2). Для кабелей типа ВВГ, состоящих из трех одножильных проводников, применяются методы вычисления по формуле или по готовой таблице соответствия диаметров и площадей. Методики применимы и для продукции с другой маркировкой.

По формуле

Основным способом является вычисление по формуле вида — S=(п/4)*D2, где π=3,14, а D — измеренный диаметр. Например, чтобы рассчитать площадь при диаметре 1 мм, потребуется вычислить значение: S=(3.14/4)*1²=0,785 мм2.

В сети доступны онлайн-калькуляторы, которые позволяют производить расчет площадей окружности по диаметру. Перед покупкой кабеля рекомендуется заранее просчитать значения, свести в таблицу и пользоваться ей в магазине.

В видеоролике от пользователя Александр Кваша демонстрируется проверка сечения жил провода.

По таблице с часто встречаемыми диаметрами

Для упрощения расчета удобно воспользоваться готовой таблицей.

Порядок пользования числами из таблицы:

  1. Выбрать тип провода, который предполагается приобретать, например, ВВГ 3*4.
  2. Определить диаметр по таблице — сечению 4 мм2 соответствует диаметр 2,26 мм.
  3. Проверить реальное значение диаметра провода. В случае совпадения продукцию можно приобретать.

Ниже приведена таблица соотношения сечений основных типов медной проводки к диаметрам и току (при напряжении 220 В).

Диаметр жилы провода, ммСечение жилы, мм2Допустимый ток, А
1,12114
1,381,515
1,592,019
1,782,521
2,264,027
2,766,034
3,5710,050
4,5116,080
5,6425,0100
6,6835,0135

Дополнительным критерием соответствия сечения диаметру является вес провода. Способ определения диаметра по весу применяется при проверке тонкой проволоки для намотки трансформаторов. Толщина продукции начинается от 0,1 мм, и ее проблематично измерить при помощи микрометра.

Краткая таблица соответствия диаметров жилки по весу приведена ниже. Развернутые данные имеются в магазинах, специализирующихся на продаже электронных компонентов.

Диаметр, ммСечение, мм2Вес, гр/км
0,10,007970
0,150,0177158
0,20,0314281
0,250,0491438
0,30,0707631
0,350,0962859
0,40,12571,122

При расчете диаметра провода для предохранителей следует учитывать материал проводника. Краткая таблица соответствия диаметров кабеля из распространенных типов материала и силы тока приведена ниже.

Ток разрыва, АМедьАлюминийНикелинЖелезоОловоСвинец
0,50,030,040,050,060,110,13
10,050,070,080,120,180,21
50,160,190,250,350,530,60
100,250,310,390,550,850,95
150,320,400,520,721,121,25
250,460,560,731,001,561,75
500,730,891,151,602,452,78
1001,151,421,822,553,904,40
2001,842,252,894,056,207,00
3002,402,953,785,308,209,20

Для многожильного кабеля

Диаметр многожильного кабеля определяется размером сечения одного проводника, умноженным на их количество. Основной проблемой является измерение диаметра тонкого провода.

Примером является кабель, состоящий из 25 жил с диаметром 0,2 мм. По приведенной выше формуле сечение равно: S=(3.14/4)*0.2²=0,0314 мм2. При 25 жилах оно составит: S­=0,0314*25=0.8 мм2. Затем по таблицам соответствия определяют — пригоден он для передачи тока требуемой силы или нет.

Еще одним способом приблизительного расчета силы тока является методика умножения диаметра многожильного кабеля на корректировочный показатель 0,91. Коэффициент предусматривает немонолитную структуру провода и воздушные зазоры между витками. Замер наружного диаметра ведется с небольшим усилием, поскольку поверхность легко деформируется и сечение становится овальным.

При расчете сегментной части кабеля применяются формулы или табличные значения. В таблице приведены стандартные величины ширины и высоты сегмента.

Площадь сечения, мм235507095120160185240
Высота/ширина для трехжильного монолитного кабеля, мм5,5/9,26,4/10,57,6/12,59/1510,1/16,611,3/18,412,5/20,714,4/23,8
Высота/ширина для трехжильного кабеля из тонких жил, мм6/107/129/1410/1611/1812/2013,2/2215,2/25
Высота/ширина для четырехжильного монолитного кабеля, ммнет7/108,2/129,6/14,110,8/1612/1813,2/18нет
Фотогалерея
Сегментный кабель (крайний справа)
Сегмент кабеля

Таблица потребляемой мощности электроприборов

Распространенным способом определения необходимого сечения провода является методика расчета по пиковой мощности. Для того чтобы узнать нагрузку, можно воспользоваться стандартной таблицей, в которой сведены параметры мощности и пикового значения потребляемого тока для бытовых приборов.

Тип устройстваМощность, кВтПиковый ток, АРежим потребления
Стандартная лампа накаливания0,251,2Постоянный
Чайник с электрическим нагревателем
2,09,0Кратковременный до 5 минут
Электрическая плита с 2-4 конфорками6,060,0Зависит от интенсивности эксплуатации
СВЧ-печь2,210,0Периодический
Мясорубка с электрическим приводомАналогичноАналогичноЗависит от интенсивности эксплуатации
Тостер1,57,0Постоянный
Электрическая кофемолка1,58,0Зависит от интенсивности эксплуатации
Гриль2,09,0Постоянный
Кофеварка1,58,0Постоянный
Отдельная электрическая духовка2,09,0Зависит от интенсивности эксплуатации
Машина для мытья посуды2,09,0Периодический (на период работы нагревателя)
Стиральная машина2,09,0Аналогично
Сушильная машина3,013,0Постоянный
Утюг2,09,0Периодический (на период работы спирали нагрева)
ПылесосАналогичноАналогичноЗависит от интенсивности эксплуатации
Обогреватель масляный3,013,0Аналогично
Фен1,58,0Аналогично
Кондиционер воздуха3,013,0Аналогично
Системный блок компьютера0,83,0Аналогично
Инструменты с приводом от электрического двигателя2,513,0Аналогично

Ток будут потреблять холодильник, электроприборы в дежурном состоянии (телевизоры, радиотелефоны), зарядные устройства. Суммарное значение потребления мощности устройствами считается в пределах 0,1 кВт.

При подключении всех имеющихся бытовых приборов ток может достигать 100-120 А. Такой вариант подсоединения маловероятен, поэтому при расчетах нагрузки учитывают распространенные комбинации подключения.

Например, в утреннее время могут использоваться:

  • электрический чайник — 9,0 А;
  • печь СВЧ — 10,0 А;
  • тостер — 7 А;
  • кофемолка или кофеварка — 8 А;
  • прочая бытовая техника и освещение — 3 А.

Итоговое потребление приборов может достигать: 9+10+7+8+3=37 А. Также имеются калькуляторы, которые позволяют рассчитывать ток по потребляемой мощности и напряжению.

Выбор кабеля по таблицам максимального тока в сети

Для вычисления применяются два вида данных из приведенной выше таблицы:

  • по суммарной мощности;
  • по величине потребляемого приборами тока.

Существуют таблицы стандартных значений, позволяющие определить необходимый диаметр и сечение, которые затем проверяются на покупаемом проводе. Найденный показатель округляется в большую сторону до совпадения с реально существующим диаметром кабеля.

В жилых помещениях нельзя использовать провода с излишним сечением, поскольку они имеют большое сопротивление, которое приводит к падению напряжения.

Для медного кабеля

Для расчета медного проводника применяется таблица, составленная для напряжения 230 В.

Мощность, кВтТок, АПлощадь (при наружной проводке), мм2Диаметр (при наружной проводке), ммПлощадь (при скрытой проводке), мм2Диаметр (при скрытой проводке), мм
0,10,430,090,330,110,37
0,52,170,430,740,540,83
1,04,350,871,051,091,18
2,08,701,741,492,171,66
3,013,042,611,823,262,04
4,017,393,482,104,352,35
5,021,744,352,355,432,63
8,034,786,963,169,783,53
10,043,488,73,3310,873,72

Для алюминиевого кабеля

Для расчета провода из алюминия может использоваться приведенная ниже таблица (данные взяты для напряжения 230 В).

Мощность, кВтТок, АПлощадь (при наружной проводке), мм2Диаметр (при наружной проводке), ммПлощадь (при скрытой проводке), мм2Диаметр (при скрытой проводке), мм
0,10,430,120,400,140,43
0,52,170,620,890,720,96
1,04,351,241,261,451,36
2,08,702,481,782,901,92
3,013,043,732,184,352,35
4,017,394,972,525,802,72
5,021,746,212,817,253,04
8,034,789,943,5611,593,84
10,043,4812,423,9814,494,30

Выбор кабеля по таблицам ПУЭ и ГОСТ

При покупке провода рекомендуется посмотреть стандарт ГОСТ или условия ТУ, по которым изготовлено изделие. Требования ГОСТ выше аналогичных параметров технических условий, поэтому следует предпочитать продукцию, выполненную по стандарту.

Таблицы из правил устройства электроустановок (ПУЭ) представляют собой зависимость силы передаваемого по проводнику тока от сечения жилы и способа укладки в магистральной трубе. Допустимая сила тока уменьшается по мере увеличения отдельных жил или применения многожильного кабеля в изоляции. Явление связано с отдельным пунктом в ПУЭ, который оговаривает параметры максимально допустимого нагрева проводов. Под магистральной трубой понимается короб, в том числе пластиковый или при укладке проводки пучком на кабельном лотке.

 Загрузка ...

Параметры в таблицах указаны с учетом рабочей температуры жилы 65°С и только фазовых проводов (нулевые шины не учитываются). Если в трубе помещения уложен стандартный трехжильный кабель под подачу однофазного тока, то его параметры учитываются по столбцу данных для одного двухжильного провода. Ниже приведена информация для кабелей, изготовленных из разных материалов. Следует учитывать, что таблицы применяются для выбора проводов. В случае определения типа кабелей используются другие данные, которые также имеются в ПУЭ.

Таблица из ПУЭ для подбора медной проводки
Таблица из ПУЭ для подбора алюминиевой проводки

Вторым способом выбора кабеля являются таблицы стандарта ГОСТ 16442-80, которые существуют в двух вариантах — для медных и алюминиевых проводов. В данной информации выбор осуществляется в зависимости от типа прокладки и количества жил в кабелях.

Таблица ГОСТ для медного провода
Таблица ГОСТ для алюминиевого провода

Видео «Определение сечения провода»

Видеоролик, предоставленный каналом «Электричество, электротехника, энергетика», демонстрирует способы определения сечения провода.

понятие, площадь, формула и таблица соответствия диаметру

На чтение 8 мин. Просмотров 181 Опубликовано Обновлено

Для правильного выбора и организации электролинии необходимо учитывать параметры и нагрузку проводников. Они представляют собой металлическую нить из меди, алюминия, стали, цинка, титана, никеля и обеспечивают передачу тока от его источника до потребителя. У проводников есть поперечное сечение – это фигура, образованная от их рассечения плоскостью поперечного направления. Если его подобрать неправильно, линия выйдет из строя или загорится при скачках напряжения.

Площадь поперечного сечения как электротехническая величина

От поперечного сечения зависит токопроводимость провода

В качестве примера сечения можно рассмотреть распил изделия под углом 90 градусов относительно поперечной оси. Контур фигуры, получившейся в результате, определяется конфигурацией объекта. Кабель имеет вид небольшой трубы, поэтому при распиле выйдет фигура в виде двух окружностей определенной толщины. При поперечном рассечении круглого металлического прута получится форма круга.

В электротехнике площадь ПС будет значить прямоугольное сечение проводника в отношении к его продольной части. Сечение жил всегда будет круглым. Измерение параметра осуществляется в мм2.

Начинающие электрики могут перепутать диаметр и сечение элементов. Чтобы определить, какая площадь сечения у жилы, понадобиться учесть его круглую форму и воспользоваться формулой:

S = πхR2, где:

  • S – площадь круга;
  • π — постоянная величина 3,14;
  • R – радиус круга.

Если известен показатель площади, легко найти удельное сопротивление материала изготовления и длину провода. Далее вычисляется сопротивление тока.

Для удобства расчетов начальная формула преобразуется:

  1. Радиус – это ½ диаметра.
  2. Для вычисления площади π умножается на D (диаметр), разделенный на 4, или 0,8 умножается на 2 диаметра.

При вычислениях используют показатель диаметра, поскольку его неправильный подбор может вызвать перегрев и воспламенение кабеля.

Цели расчета

Поперечное сечение проводов для освещения

Рассчитывать параметры площади сечения проводника необходимо с несколькими целями:

  • получение необходимого количества электричества для запитки бытовых приборов;
  • исключение переплат за неиспользуемый энергоноситель;
  • безопасность проводки и предотвращение возгораний;
  • возможность подключения высокомощной техники к сети;
  • предотвращение оплавления изоляционного слоя и коротких замыканий;
  • правильная организация осветительной системы.

Оптимальное сечение провода для освещения – 1,5 мм2 для линии, 4-6 мм2 на вводе.

Соотношение диаметра кабеля с площадью его сечения

Определение посредством формулы площади поперечного сечения проводников занимает длительное время. В некоторых случаях уместно использовать данные из таблицы. Поскольку для организации современной проводки применяется медный кабель, в таблицу вносятся параметры:

  • диаметр;
  • сечение в соответствии с показателем диаметра;
  • предельная мощность нагрузки проводников в сетях с напряжением 220 и 380 В.
Диаметр жилы, мм Параметры сечения, мм2 Сила тока, А Мощность медного проводника, кВт
Сеть 220 В Сеть 380 В
1,12 1 14 3 5,3
1,38 1,5 15 3,3 5,7
1,59 2 19 4,1 7,2
1,78 2,5 21 4,6 7,9
2,26 4 27 5,9 10
2,76 6 34 7,7 12
3,57 10 50 11 19

Посмотрев данные в соответствующих колонках, можно узнать нужные параметры для электролинии жилого здания или производственного объекта.

Расчет сечения многожильного проводника

Многожильный провод представляет собой несколько отдельных жил. Расчет его сечения осуществляется следующим образом:

  1. Находится показатель площади сечения у одной жилы.
  2. Пересчитываются кабельные жилы.
  3. Количество умножается на поперечное сечение одной жилы.

При подключении многожильного проводника его концы обжимаются специальной гильзой с использованием обжимных клещей.

Особенности самостоятельного расчета

Самостоятельное вычисление продольного сечения выполняется на жиле без изоляционного покрытия. Кусочек изоляции можно отодвинуть или снять на отрезке, приобретенном специально для тестирования. Вначале понадобится определить диаметр и по нему найти сечение. Для работ используется несколько методик.

При помощи штангенциркуля

Способ оправдан, если будут измеряться параметры усеченного, или бракованного кабеля. К примеру, ВВГ может обозначаться как 3х2,5, но фактически быть 3х21. Вычисления производятся так:

  1. С проводника снимается изоляционное покрытие.
  2. Диаметр замеряется штангенциркулем. Понадобится расположить провод между ножками инструмента и посмотреть на обозначения шкалы. Целая величина находится сверху, десятичная – снизу.
  3. На основании формулы поиска площади круга S = π (D/2)2 или ее упрощенного варианта S = 0,8 D² определяется поперечное сечение.
  4. Диаметр равен 1,78 мм. Подставляя величину в выражение и округлив результат до сотых, получается 2,79 мм2.

Для бытовых целей понадобятся проводники с сечением 0,75; 1,5; 2,5 и 4 мм2.

С использованием линейки и карандаша

Вычисление ПС с помощью линейки и карандаша

При отсутствии специального измерителя можно воспользоваться карандашом и линейкой. Операции выполняются с тестовым образом:

  1. Зачищается от изоляционного слоя участок, равный 5-10 см.
  2. Получившаяся проволока наматывается на карандаш. Полные витки укладываются плотно, пространства между ними быть не должно, «хвостики» направляются вверх или вниз.
  3. В конечном итоге должно получиться определенное число витков, их требуется посчитать.
  4. Намотка прикладывается к линейке так, чтобы нулевое деление совпадало с первой намоткой.
  5. Замеряется длина отрезка и делится на количество витков. Получившаяся величина – диаметр.
  6. Например, получилось 11 витков, которые занимают 7,5 мм. При делении 7,5 на 11 выходит 0,68 мм – диаметр кабеля. Сечение можно найти по формуле.

Точность вычислений определяется плотностью и длиной намотки.

Таблица соответствия диаметра проводов и площади их сечения

Если нет возможности пройти тестирование диаметра или сделать вычисление при покупке, допускается использовать таблицу. Данные можно сфотографировать, распечатать или переписать, а затем применять, чтобы найти нормативный или популярный размер жилы.

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

При покупке электрокабеля понадобится посмотреть параметры на этикетке. К примеру, используется ВВНГ 2х4. Количество жил – величина после «х». То есть, изделие состоит из двух элементов с поперечным сечением 4 мм2. На основании таблицы можно проверить точность информации.

Чаще всего диаметр кабеля меньше, чем заявлен на упаковке. У пользователя два варианта – применять другой или выбрать с большей площадью сечения кабель по диаметру. Выбрав второй, понадобится проверить изоляцию. Если она не сплошная, тонкая, разная по толщине, остановитесь на продукции другого изготовителя.

Определение сечения проводника на вводе

Уточнить номинальные показатели можно в компании Энергосбыта или документации к товару. К примеру, номинал автомата на вводе составляет 25 А, мощность потребления – 5 кВт, сеть однофазная, на 220 В.

Подбор сечения осуществляется так, чтобы допустимый ток жил за длительный период был больше номинала автомата. Например, в доме на ввод  пущен медный трехжильный проводник ВВГнг, уложенный открытым способом. Оптимальное сечение – 4 мм2, поэтому понадобится материал ВВГнг 3х4.

После этого высчитывается показатель условного тока отключения для автомата с номиналом 25 А: 1,45х25=36,25 А. У кабеля с площадью сечения 4 мм2 параметры длительно допустимого тока 35 А, условного – 36,25 А. В данном случае лучше взять вводный проводник из меди сечением 6 мм2 и допустимым предельным током 42 А.

Вычисление сечения провода для линии розеток

Сечение кабелей для домашних электроустановок

Каждый электроприбор имеет показатели собственной мощности. Они замеряются в Ваттах и указываются в паспорте либо на наклейке на корпусе. Примером поиска сечения будет линия запитки для стиральной машины мощностью 2,4 кВт. При расчетах учитывается:

  • материал провода и способ укладки – трехжильный ВВГнг-кабель из меди, спрятанный в стене;
  • особенности сечения – оптимальная величина составляет 1,5 мм2, т.е. понадобится кабель 3х1,5;
  • использование розетки. Если подключается только машинка-автомат, характеристик будет достаточно;
  • система защиты – автомат, номинальный ток которого 10 А.

Для двойных розеток применяется кабель из меди с сечением 2,5 мм2 и автомат номиналом 16 А.

Подбор сечения для трехфазной линии 380 В с несколькими приборами

Подключение нескольких видов бытовой техники к трехфазной линии предусматривает протекание потребляемого тока по трем жилам. В каждом из них будет меньшая величина, чем в двухжильном. На основании данного явления в трехфазной сети допускается применять кабель с меньшим сечением.

К примеру, в доме устанавливается генератор с мощностью 20 кВт и суммарной мощностью по трем фазам 52 А. На основании значений таблицы выйдет, что оптимальное сечение кабеля – 8,4 мм2. На основании формулы высчитывается фактическое сечение: 8,4/1,75=4,8 мм2. Чтобы подсоединить генератор мощностью 20 кВт на трехфазную сеть 380 В необходим медный проводник, сечение каждой жилы которого 4,8 мм2.

Сечение проводов в домах старой застройки и предельная нагрузка

В многоэтажках советского периода используется алюминиевая проводка. С учетом правильного соединения узлов в распредкоробе, качества изоляции и надежности контактов соединения она прослужит от 10 до 30 лет.

При необходимости подключения техники с большой энергоемкостью в домах с проводкой из алюминия на основе мощности потребления подбирается сечение и диаметр жил. Все данные указаны в таблице.

Ток, А Максимальная мощность, ВА Диаметр кабеля, мм Сечение кабеля, мм2
14 3000 1,6 2
16 3500 1,8 2,5
18 4000 2 3
21 4600 2,3 4
24 5300 2,5 5
26 5700 2,7 6
31 6800 3,2 8
38 8400 3,6 10

Какой кабель выбрать для квартирной проводки

Несмотря на дешевизну алюминиевых проводников, от их применения лучше отказаться. Причина – низкая надежность контактов, через которые будут проходить токи. Второй повод – несоответствие сечения провода мощности современной бытовой техники. Кабель из меди отличается надежностью, длительным сроком эксплуатации.

В квартирах и домах допускается использовать провод с маркировкой:

  • ПУНП – плоский проводник с медными жилами в ПВХ-оболочке. Рассчитан на напряжение номиналом 250 В при частоте 50 Гц.
  • ВВГ/ВВГнг – плоские кабели из меди с двойным ПВХ-покрытием. Применяются внутри и снаружи сооружений, не подвержены возгоранию. Бывают с 2-мя, 3-мя и 4-мя жилами.
  • NYM – провод из меди для внутренней одиночной линии. Имеет изоляционную ПВХ-оболочку и наружное покрытие, жилы с заземлением и без него.

При выборе количества жил понадобится учесть способность токопроводимости на единицу сечения. В данном случае квартирную сеть лучше сделать из одножильного провода, толщина которого больше. Многожильные элементы можно изгибать многократно, подсоединять на них электроприборы. Качественным будет только кабель с тонкими жилами.

Правильное сечение проводников, учет мощности оборудования и типа сети – важные факторы при организации электролинии. Диаметр кабеля можно несколькими способами вычислить самостоятельно. Основываясь на этих показаниях, легко определить сечение жил по формулам или с помощью таблицы.

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

Если старая проводка вышла из строя нужно её заменить, но прежде чем менять на аналогичную, узнайте, почему произошла проблема со старой. Возможно, что было просто механическое повреждение, или изоляция пришла в негодность, а еще более весомой проблемой является – выход из строя проводки из-за превышения допустимой нагрузки.

Чем отличается кабельная продукция, какие основные характеристики?

Начнем с того, что определяется, какое напряжение в сети, в которой будут работать кабеля. Для бытовых сетей часто применяются кабеля и провода типа ВВГ, ПУГНП (только он запрещен современными требованиями ПУЭ из-за больших допусков по сечению при производстве, до 30%, и допустимой толщине изолирующего слоя 0.3мм, против 0.4 в ПУЭ), ШВВП и другие.

Если отойти от определений провод от кабеля отличается минимально, в основном по определению в ГОСТе или ТУ по которому он производится. Ведь на рынке есть большое количество проводов с 2-3 жилами и двумя слоями изоляции, например тот же ПУГНП или ПУНП.

Допустимое напряжение определяется изоляцией кабеля

Для выбора кабеля кроме напряжения принимают во внимание и условия, в которых он будет работать, для подключения движущегося инструмента и оборудования он должен быть гибким, для подключения неподвижных элементов, в принципе, все равно, но лучше предпочесть кабель с монолитной жилой.

Решающим фактором при покупке является площадь поперечного сечения жилы, она измеряется в мм2, от неё и зависит способность проводника выдерживать длительную нагрузку.

Что влияет на допустимый ток через кабель?

Для начала обратимся к основам физики. Есть такой закон Джоуля-Ленца, он был открыт независимо друг от друга двумя ученными Джеймсом Джоулем (в 1841) и Эмилием Ленцом (в 1842), поэтому и получил двойное название. Так вот этот закон количественно описывает тепловое действие электрического тока протекающего через проводник.

Если выразить его через плотность тока получится такая формула:

Расшифровка: w – мощность выделения тепла в единице объема, вектор j – плотность тока через проводник измеряется в Амперах на мм2. Для медного провода принимают от 6 до 10 А на миллиметр площади, где 6 – рабочая плотность, а 10 кратковременная. вектор E – напряженность электрического поля. σ – проводимость среды.

Так как проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: σ=1/R

Если выразить закон Джоуля-Ленца через количество теплоты в интегральной форме, то:

Таким образом, dQ – количество теплоты, которое выделится за промежуток времени dt в цепи, где протекает ток I, через проводник сопротивлением R.

То есть количество тепла прямо пропорционально току и сопротивлению. Чем больше ток и сопротивление – тем больше выделяется тепла. Это опасно тем, что в определенный момент количество тепла достигнет такого значения, что у проводов плавится изоляция. Вы могли замечать, что провода дешевых кипятильников ощутимо теплеют во время работы, это оно и есть.

Если выделяется мощность на кабеле, значит, падает и напряжение на его концах, подключенных к нагрузке.

В калькуляторах для расчета сечений кабеля, обычно задаются такие параметры:

Чем больше сопротивление – тем больше упадет напряжение и нагреется кабель, поскольку на нем выделится мощность (P=UI, где U падение напряжения на кабеле, I – ток, протекающий через него).

Все расчеты свелись к току и сопротивлению. Сопротивление проводника вычисляется по формуле:

Здесь: ρ (ро) – удельное сопротивление, l – длина кабеля, S – площадь поперечного сечения.

Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений можно определить из таблицы.

В проводке в основном используются алюминий и медь. У меди сопротивление 1.68*10-8 Ом*мм2/м., а у аллюминия в 1.8 раза больше чем у меди, равняется 2.82*10-8 Ом*мм2/м. Это значит, что алюминиевый провод нагреется почти в 2 раза сильнее, чем медный при одинаковом сечении и токе. Отсюда следует, что для прокладки проводки придется покупать более толстый алюминиевый провод, к тому же жилы легко повредить.

Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные, а применение аллюминия в проводке запрещено, разрешается только применение алюминиевых кабелей для монтажа очень мощных электроустановок, потребляющих большой ток, тогда используют провод из аллюминия сечением больше 16 мм2 (смотрите - Почему алюминиевый кабль нельзя использовать в электропроводке)

Как определить сопротивление провода по диаметру жилы?

Бывают случаи, когда площадь поперечного сечения жилы не известна, поэтому можно посчитать по диаметру. Для определения диаметра монолитной жилы можно использовать штангенциркуль, если его нет, то возьмите стержень, например шариковую ручку или гвоздь, намотайте плотно 10 витков провода на него, и измерьте линейкой длину получившейся спирали, разделив эту длину на 10 – вы получите диаметр жилы.

Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.

Дальше считают поперечное сечение по этой формуле:

И вновь возвращаются к этой формуле для расчета сопротивления провода:

Как определить необходимую площадь сечения провода?

Самый простой вариант – определить площадь сечения жил по таблице. Он подходит для расчета не слишком длинных линий проложенных в нормальных условиях (с нормальной температурой окружающей среды). Также так можно подобрать провод для удлинителя. Обратите внимание, что в таблице указаны сечения при определенном токе и мощности в однофазной и трёхфазной сети для аллюминия и меди.

При расчете длинных линий (больше 10 метров) такой таблицей лучше не пользоваться. Нужно провести расчеты. Быстрее всего воспользоваться калькулятором. Алгоритм расчета такой:

Берут допустимые потери по напряжению (не более 5%), это значит что при напряжении в сети 220В и допустимым потерям напряжения в 5% на кабеле падение напряжения (от конца до конца) не должно превышать:

5%*220=11В.

Теперь, зная ток, который будет протекать, мы может вычислить сопротивление кабеля. В двух проводной линии сопротивление умножают на 2, так как ток течет по двум проводам, при линии длиной в 10м, общая длина проводников – 20м.

Отсюда по вышеприведенным формулам вычисляют необходимое поперечное сечение кабеля.

Вы можете сделать это автоматически со своего смартфона, с помощью приложений «Мобильный электрик» и electroDroid. Только в калькуляторе задается не общая длина проводов, а именно длина линии от источника питания к приемнику электричества.

Заключение

Правильно рассчитанная проводка это уже 50% залог её успешного функционирования, вторая половина зависит от правильности монтажа. Следует учитывать все особенности проводки, максимальную потребляемую мощность всеми потребителями. При этом введите запас по допустимому току на 20-40% «на всякий случай».

Определяем площадь свечения

Зачем же все таки правильно определять сечение кабеля? Что случится, если произвести монтаж неподходящего кабеля? Предположим, вы рассчитали, что номинальная нагрузка данной линии 25 А, значит, для монтажа электропроводки вам нужен кабель диаметром 2,5 мм. кв. У вас имеется кабель без маркировки (маркировка могла стереться, смазаться) похожий на 2,5 мм кв., но на самом деле он меньше - 1,5 мм. кв. Кабель с сечением 1,5 мм не выдержит подобной нагрузки, так как он предназначен для линии с нагрузкой 10-12 А. В результате изоляция нагреется, оплавится, что грозит замыканием и как следствие - пожаром.  Бывает, что приобретенный кабель на самом деле имеет сечение меньше указанного производителем.  Допустим, вы приобрели провод сечением 4 мм, хотя на самом деле сечение составляет 3,5 мм. В результате чего нагрузочная способность также уменьшается, что влечет за собой негативные последствия. Почему сечение кабеля может быть меньше указанного? Так некоторые компании хотят сэкономить круглую сумму денег, вот и понижают сечение провода.Так что знать действительное сечение провода необходимо для безопасной и продолжительной эксплуатации.


Расчет сечения кабеля подручными средствами

Чтобы рассчитать площадь сечения жилы, для начала нужно узнать ее диаметр. В этом поможет микрометр - особый прибор, измеряющий диаметр жилы провода с высокой точностью. Для этой же задачи подойдет штангенциркуль. Профессиональному электрику приобретение микрометра необходимо в силу специфики работы. Для простого человека, которому понадобилось произвести замер 1 раз, нет смысла покупать микрометр.  Но что делать, если даже штангенциркуль дома не нашелся? Есть вполне достойный, альтернативный метод.  Вам понадобится линейка, простой карандаш или ручка. Только не пытайтесь измерить диаметр при помощи линейки! Такой метод даст большую погрешность. Линейка понадобится чуть позже. Берется кусок провода, предварительно зачищенный от изоляции примерно на 40 см, и наматывается на карандаш. Важно наматывать как можно плотнее! Если между витками останутся зазоры, измерения будут неверны. Считается, сколько витков вышло, а их длина измеряется линейкой. Например, на карандаше 21 виток, длина витков 37 мм. Длина витков делится на их количество и получается диаметр жилы (37/21=1,762).


Немного геометрии

Далее нужно вспомнить курс школьной геометрии и применить формулу вычисления площади круга: (S=ПИ*D2/4), для облегчения расчетов можно преобразовать формулу (S=0,785*D2), где D - диаметр, а 0,785 - число ПИ разделенное на 4. Подставляем наши значения, результат округляем до сотых:(1,762*1,762)*0,785=2,44 мм. Точность полученных данных зависит от плотности намотки, и количества витков - чем их больше, тем точнее будет результат. Вот таким простым методом можно вычислить сечение одножильного кабеля.

Определяем сечение многожильного провода


Но если кабель многожильный?  Потребуется значение сечения одной из жил, а высчитывается оно по вышеприведенной формуле. Далее умножается площадь одной жилы на их количество. Ну например: площадь жилы равна 0,2 мм, всего жил 15. Умножаем: 15*0,2=3мм. Но бывает, что жилы в кабеле не прилегают вплотную, и между ними образуется зазор, который нужно учесть. Если такой зазор имеется, результат умножается на 0,9. Возьмем наши значения: 3*0,9=2,7.

Заключение

Правда, у этого метода определения есть свои минусы - с его помощью можно узнать сечения только маленьких размеров. Разве реальным будет намотать на карандаш провод сечением 6 мм. кв.? Тут, конечно, без специального прибора никак не обойтись. Существуют специальные таблицы с номинальным значением сечения кабелей, как одножильных, так и многожильных, и соответствующие значения диаметров. Но для того, чтобы проложить проводку у себя в квартире, способа с карандашом будет вполне будет достаточно.

Торговая сеть "Планета Электрика" имеет большой ассортимент кабельно-проводниковой продукции, с которым можно ознакомиться в нашем каталоге.

Как рассчитать поперечное сечение провода и его диаметр

Не зная, как рассчитать сечение провода, электрик не сможет произвести даже самые элементарные электромонтажные работы. Чтобы правильно подобрать проводку, ему необходимо знать определённые параметры и нагрузку. К примеру, какое сечение провода нужно для 5 квт, можно понять, лишь имея определённые знания. Неграмотно выбранное сечение может привести к довольно-таки плачевным последствиям, начиная от выхода из строя самой линии и заканчивая её возгоранием.

Довольно распространённый пример, когда у вас вдруг выходит из строя проводка, а при вскрытии канала видно, что оплавилась изоляция и сам провод перегорел. Происходит подобное лишь в двух случаях:

  • неправильно произведён расчёт сечения;
  • недостоверность или отсутствие информации о проводнике.

Порядок проведения расчётов

Для того чтобы определить сечение провода, необходимо сперва измерить его диаметр. Для этого нам понадобится штангенциркуль либо микрометр. Так как нас интересует непосредственно окружность самого проводника, то предварительно необходимо будет зачистить его от изоляции. Если при покупке вам сделать это не позволят, тогда можно приобрести минимально допустимый кусок, после чего и проводить следующие манипуляции.

Когда необходимый параметр замерен, уже несложно будет рассчитать непосредственно и само сечение. Если интересует вопрос, чем производить замер предпочтительнее, то, можно сказать, что чем выше точность замера, тем и более точным будет конечный результат.

Бывают ситуации, когда в наличии просто нет ни штангенциркуля, ни микрометра. В таком случае сделать соответствующие замеры мы вполне сможем и при помощи простой линейки. Но здесь может встать необходимость покупать тестовый кусок, так как очистить от изоляции придётся сантиметров 10-15, и маловероятно, что это разрешат сделать бесплатно.

Как только провод освобождён от изоляции, его стоит намотать на цилиндрическую часть отвёртки. Обращайте внимание, чтобы витки прилегали как можно плотнее друг к другу, не оставляя зазоров. Концы с краёв должны быть выведены в одну из сторон, чтобы получившиеся витки имели законченную форму. Что касается количества витков, то это не принципиально, хотя лучше делать их 10, так как легче будет вести расчёт.

Осталось лишь измерить и высчитать непосредственно толщину нашего провода. Для этого измеряем длину используемых витков. Далее это значение делим на количество витков – полученный результат и будет искомым диаметром. В качестве примера возьмём количество витков 10. Длина всех этих десяти витков — 6,8 мм. Следовательно, 6,8 делим на 10, получаем 0,68. Именно это значение и есть искомый результат. Имея эти данные, можно искать и непосредственно сечение.

Вычисление с помощью формулы

Когда мы выяснили, каков диаметр провода, можно переходить непосредственно к определению его сечения. Понятно, что провод имеет форму круга в поперечнике. Следовательно, для расчёта необходимо применить формулу площади круга. Таким образом мы узнаем площадь поперечного сечения проводника.

Где:

  • r – радиус круга,
  • D – диаметр круга,
  • π = 3,14.

В качестве примера вычислим интересующий нас параметр провода по уже известным данным из вышеприведённых расчётов. Так, у нас диаметр равен 0,68 мм. Следовательно, необходимо ещё найти радиус. Получается 0,68/2 = 0,34 мм. Теперь полученные результаты подставляем в формулу:

S = π * R² = 3,14 * 0,34² = 0,36² мм

То же самое можно проделать и по второй части уравнения. Значение получится аналогичным:

Теперь вы всегда сможете определить сечение кабеля, зная диаметр. При этом можно пользоваться любой из приведённых двух формул – какая понравится, ту и применяйте.

Таблица диаметров и их площадь сечения

Знать формулы и уметь благодаря им высчитать в любой момент необходимые данные — это прекрасно. Но есть и более простой способ узнать сечение, не прибегая к не всегда удобным расчётам. Для этого существует таблица соответствия диаметров к площади. Она содержит наиболее ходовые данные, благодаря которым легко определить сечение, зная диаметр. Достаточно просто распечатать эту таблицу на маленьком листке и носить в кармане или портмоне.

Пользоваться этой таблицей предельно просто. Практически все кабели имеют свою маркировку, которая указывается непосредственно на изоляции и/или на бирке. Нередко бывает, что фактическое сечение кабеля не совпадает с предъявленным на маркировке. Таблица может стать незаменимым помощником в таких случаях. Для этого стоит всего лишь посмотреть маркировку (к примеру, АВВГ 3х2,5). Значение, идущее после знака «х», и есть заявленное сечение, в нашем случае — это 2,5 мм. Первая цифра означает, что кабель имеет 3 жилы, но в нашей ситуации это не имеет значения.

Также легко высчитать и диаметр кабеля по сечению, таблица в этом нам сможет прекрасно помочь, но делать это нужно в обратном порядке.

Чтобы проверить верность утверждения, что сечение данного кабеля 2,5 мм, нам необходимо измерить его диаметр любым вышеописанным способом. Так, если в конкретном случае диаметр составит 1,78 мм или близкое к нему значение (погрешности всё же допускаются), то всё верно, нас не обманули и провод действительно удовлетворяет заявленным требованиям. Увидеть это мы можем из таблицы, найдя значение 1,78 (диаметр), которому соответствует показатель 2,5 мм.

Кроме этого, нелишним будет внимательно проверить изоляцию. Она должна быть ровной, однородной, без повреждений и других дефектов. В погоне за прибылью производители дешёвой продукции идут на любые ухищрения, чтобы как-то сэкономить на материале. Поэтому дешевизна далеко не всегда может оказаться выгодной.

Нередко в кабелях используются не цельный провод, а многожильный – состоящий из множества мелких проволочек, скрученных между собой. Может показаться, что замер сечения подобных кабелей невозможен или слишком сложен. Но это глубокое заблуждение. Узнать интересующие нас данные многожильного кабеля предельно просто. Делается это аналогично предыдущему методу с помощью одноцельного провода, т.е. сначала замеряем диаметр, а после высчитываем или узнаём из таблицы интересующие нас данные.

Но делать это необходимо правильно. Нельзя просто взять и замерить общий диаметр всей конструкции. Между отдельными «волосками» всегда есть некое расстояние, поэтому если измерения проводить по общему диаметру, то на выходе мы можем получить совершенно неправильные данные.

Для того чтобы узнать искомую величину многожильного кабеля, нам необходимо высчитать общее сечение проводов. Просто нужно взять отдельную проволоку и измерить её диаметр. Далее подсчитываем количество всех таких проволочек в проводе и умножаем на диаметр одной из них. В итоге мы и получим общий диаметр всего провода. Зная эти параметры, уже несложно узнать и сечение.

Как узнать сечение провода по диаметру: вычисления, таблица

Определить какого сечения провода вам нужны — это только полдела. Надо еще требуемое сечение найти. Дело в том, что некоторые производители для увеличения прибыли выпускают кабели с проводами намного меньшего сечения, чем заявлено в сопроводительных документах. Например, заявлены жилы по 4 мм2, а в реале — 3,6 мм2 или даже меньше. Это приличная разница. Если ее во время не заметить, проводка может греться а это, в свою очередь, может привести к пожару. Потому дальше будем говорить о том, как узнать сечение провода по диаметру, ведь диаметр всегда можно измерить. Дальше по результатам измерений узнаем фактические параметры жилы. 

Содержание статьи

Способы измерения диаметра проводника

При покупке электрического кабеля или провода для проверки сечения жилы необходимо измерить ее диаметр. Для этого есть несколько способов. Можно использовать измерительные приборы типа штангенциркуля или микрометра. Ими измеряют размер оголенной части проводника. Прибор просто приставляется к жиле, зажимается между губками, а результат отображается на шкале.

Как измерить диаметр жилы — взять штангенциркуль или микрометр

Для частного применения измерения достаточно точные, с небольшой погрешностью. Особенно, если приборы электронные.

Для второго способа нужны только линейка и какой-то ровный стержень. Но в этом случае еще придется заниматься расчетами, правда, очень простыми. Об этом способе — дальше.

Линейка+стержень

Если измерительных приборов в хозяйстве нет, можно обойтись обычной линейкой и любым стержнем одинакового диаметра. Этот метод имеет высокую погрешность, но если постараться будет достаточно точно.

Берем кусок провода длиной около 10-20 см, снимаем изоляцию. Оголенную медную или алюминиевую проволоку накручиваем на стержень одинакового диаметра (подойдет любая отвертка, карандаш, ручка и т.п.). Витки укладываем аккуратно, вплотную один к другому. Количество витков — 5-10-15. Считаем количество полных витков, берем линейку и измеряем расстояние, которое на стержне занимает намотанный провод. Затем делим это расстояние на количество витков. В результате получаем диаметр проводника.

Как измерить диаметр провода без приборов

Например, намотали 10 витков (считать проще), на стержне они заняли 3,8 см (или 38 мм). Далее делим расстояние на количество витков, 38/10=3,8 мм, получаем что диаметр намотанного провода 3,8 мм.

Как видите, тут присутствует погрешность. Во-первых, можно неплотно уложить провод. Во-вторых, недостаточно точно провести измерения. Но если делать все тщательно, расхождения с реальными размерами будут не такими уж большими.

Как измерять диаметр многожильного провода

Если вам надо узнать диаметр многожильного провода, измерения проводят с одной из проволочек, его составляющих. Процесс такой же: снять изоляцию, удалить оплетку (если она есть), распушить проволочки, выделив одну, провести измерения любым способом (микрометром или намотав на стержень).

Как определить сечение провода по диаметру если жил много?

Найденный размер умножить на количество проволочек в одном проводнике (распушите и пересчитайте). Вот и все, диаметр многожильного проводника вы нашли. Осталось узнать, как узнать сечение провода по диаметру, потому что при планировании проводки используется именно площадь сечения проводов.

Как вычислить по формуле

Так как сечение провода — круг, использовать будем формулу площади круга (на фото).  Как видим, рассчитать сечение провода можно используя измеренный диаметр или высчитать радиус (поделить диаметр на 2). Для наглядности приведем пример. Пусть измеренный размер провода 3,8 мм. Подставляем эту цифру в формулу и получаем: 3,14 / 4 * 3,82 = 11.3354 мм2. Можно результат округлить — это будет 11,3 мм2. Внушительный кабель.

Формула сечения кабеля по диаметру

Вторая часть формулы использует радиус. Это — половина диаметра. То есть, чтобы найти радиус, диаметр делим на 2, получаем 3,8 / 2 = 1,9 мм2. Далее подставляем в формулу и получаем: 3,14 * 1,92 = 11.3354 мм2.

Цифры совпадают, что и должно быть. Итак, при диаметре провода 3,8 мм, площадь его сечения — 11,34 мм2. Вы знаете, как узнать сечение провода по формуле. Но не всегда есть возможность заниматься подсчетами. В этом случае могут помочь таблицы.

Определение сечения провода по диаметру по таблицам

Для кабельно-проводниковой продукции есть определенный набор сечений, которые прописаны в нормативах. Зная какое сечение вам требуется, по таблице находим диаметр проводника. Далее только надо найти продукцию с нужными параметрами.

Сечение проводникаДиаметр
0,5 мм20,8 мм
0,75 мм20,98 мм
1,0 мм21,13 мм
1,5 мм21,38 мм
2,0 мм21,6 мм
2,5 мм21,78 мм
4,0 мм22,26 мм
6,0 мм22,76 мм
10,0 мм 23,57 мм

Теперь немного о том, как работать с этой таблицей. Вы идете за продукцией с определенными параметрами. Например, вы знаете, что вам нужен кабель с сечением жилы 4 мм2. Найдя по таблице соответствующее значение, ищем требуемые параметры в кабельной продукции. В данном случае надо будет найти провода диаметром 2,26 мм. Если в магазине или на рынке находим близкие параметры — это уже хорошо. Случается, что указанные на бирке параметры завышены, т.е. реальное сечение проводников меньше.

Есть два пути найти требуемое. Первый — искать продукцию, которая соответствует заявленным параметрам. Возможно, потратив какое-то время, вам удастся найти. Но времени на поиски уйдет много. Слишком мало стало ответственных производителей. Есть, кстати признак, по которому можно ориентироваться. Это цена. Она значительно выше средней. Это потому, что потрачено большее количество меди или алюминия. Если пользоваться этим признаком, времени уйдет меньше.

Второй вариант — посмотреть продукцию с заявленным большим номиналом. В нашем случае рассуждаем так: нам нужен провод в 4 квадрата. Следующий по — 6 мм2. Очень вероятно, что параметры этого кабеля в реале будут близки к требуемым 4 квадратам. Возможно, сечение проводников будет больше, но это хорошо — проводка точно не будет греться. Минус этого варианта в том, что потратите вы больше денег, так как такие кабели стоят больше.

В общем, вы знаете не только как узнать сечение провода по диаметру, но и то, как выбрать нужный. Даже если заявленные характеристики не совпадают с реальными.

Расчет сечения провода - ElectrikTop.ru

Для надежной и безопасной эксплуатации проводки необходимо, чтобы провода и кабели имели надежную изоляцию и не грелись от проходящего тока. Кроме того, нужно оптимизировать расходы на материалы. Эти задачи решаются правильным выбором сечения проводов и кабелей.

Немного теории без расчетов

По закону Джоуля-Ленца в электрическом проводе выделяется тепло, пропорциональное квадрату тока. Это тепло рассеивается в окружающем пространстве, но с конечной скоростью, зависящей от теплопроводности среды. Если окружающая среда плохо проводит, или сама выделяет тепло, то провод способен перегреться вплоть до собственного плавления, не говоря уже о разрушении его изоляции.

ПУЭ (Правила устройства электроустановок), регламентируют многие показатели, влияющие на безопасность. Главная задача Правил – это обеспечение безопасности, назначение установок правила интересует лишь постольку, поскольку они должны быть безопасными. Многие величины можно брать прямо из таблиц ПУЭ, поскольку они уже рассчитаны. Часть данных придется рассчитывать.

Расчет сечения провода выполняется с двоякой целью. Во-первых, чтобы определить необходимую площадь сечения провода по заданному току, во-вторых (в некоторых случаях), чтобы определить падение напряжения в конце линии и выяснить, является оно допустимым или нет. Площадь поперечного сечения провода должна быть известной из его марки, но иногда встречается провод сечение которого неизвестно.

Выбор марки проводов

Для выполнения электропроводки следует брать те провода, которые рекомендуют ПУЭ. Некоторые марки напрямую запрещены в настоящее время. В частности, не допускается применение алюминиевых проводов для внутренней проводки. Каждая новая редакция ПУЭ выпускается после анализа статистических данных об эксплуатации материалов, в том числе аварий и несчастных случаев. Поэтому не стоит пренебрегать таким авторитетным документом.

Наиболее ходовые и практичные марки медных проводов, используемые в настоящее время: ВВГ, NYM, ППВ, ПВС. Есть и некоторые другие. Изоляция всех проводов двойная, обычно используется поливинилхлорид. Допустимый нагрев проводов ограничен величиной около +50°C. Жилы проводов могут быть однопроволочными или многопроволочными.

Последние более удобны при монтаже из-за свой гибкости, но к сожалению, более пожароопасны. Сечение проводов находится в пределах от 1,5 до десятков квадратных миллиметров. Какой провод использовать для проводки решает потребитель, взвесив его допустимость по правилам, поперечное сечение провода, удобство работы с ним и цену.

Определение площади сечения

Здесь о том, как определить сечение провода. Вообще, это задача из элементарной геометрии, но школьные знания быстро забываются и приходится вспоминать. Поскольку провод – это одна или несколько круглых проволок, то площадь сечения выражается

формулой:

где n – число проволок, d – диаметр проволоки в мм. В результате преобразований вместо чисел π и 4 мы получаем коэффициент 0.785. Результат получается в квадратных миллиметрах. Если проволок всего одна, тогда n = 1 и про него можно забыть.

Например, мы измерили микрометром диаметр провода и он оказался равным 1.02 мм. Тогда возводим это число в квадрат: 1.02 * 1.02 = 1.0404 и умножаем на 0.785. Получаем: S = 0.817 мм.кв, для практики можем считать этот результат достаточно точным. Для многопроволочных жил результат нужно дополнительно умножить на n.

Измерять диаметр проволоки следует штангенциркулем, лучше всего – микрометром. Но если таких приборов нет, можно измерить диаметр проволоки обычной миллиметровой линейкой, при помощи следующей хитрости (радиолюбительский способ): на карандаш или ровный твердый стержень вплотную наматывается столько витков проволоки, сколько удобно держать вместе.

Затем ширина намотки измеряется линейкой с точностью до 1 мм и делится на число витков. Важно при измерении избегать зазоров между витками и наползания витков друг на друга! Это плохо повлияет на точность.

СОВЕТ Сечение многожильного провода (точнее, многопроволочного) можно приблизительно оценить по его диаметру, если он аккуратно скручен, как в изоляции. Поправочный коэффициент на пустоту между проволоками 0.91.

Плотность тока

Плотность тока J влияет на степень нагрева проводов. Она измеряется в амперах на квадратный миллиметр. Для меди она несколько выше, чем для алюминия (это основные проводниковые материалы) и зависит от того, открытой считается проводка или нет. Открытая проложена по стенам, в лотках; закрытая – в стенах, трубах. Для медных проводов можно руководствоваться следующей таблицей стандартных сечений (J = 6 А/мм.кв):

Падение напряжения в линиях

Так как провода имеют сопротивление, то, как и прочие потребители, каждый из проводов линии является резистором в схеме делителя сопротивления (показан вполне правдоподобный пример):

Синим цветом отмечено напряжение относительно нейтрали, а красным – падающее на каждом участке цепи, полезном или паразитном.

Для квартирной проводки прежде это было несущественно, но теперь, после появления у потребителей мощных нагрузок, например, стиральных машин, установленных далеко от ввода, это небезразлично.

Пример выбора проводов в квартире

Чтобы выбрать сечение провода по диаметру, нужно руководствоваться потребляемой мощностью в линии и длиной трассы, как наглядно показывает предыдущий рисунок. Для осветительных приборов, особенно современных энергосберегающих, вполне можно взять минимальное допустимое по ПУЭ сечение 1,5 кв.мм медного провода.

Очень целесообразно отделить линию освещения от линий розеток. Это позволит ремонтировать розетки при свете, и наоборот, обезопасит ремонт светильников если использовать переноску или лампу, включенную в розетки.

Мощные линии желательно ничем не нагружать «по дороге» от щитка. Это сделает их питание стабильным. Линию для розеток общего назначения можно рассчитывать на пару нагрузок средней величины (1,5 кВт). Также важно отделить линию для питания электронного оборудования, связи и вычислительной техники, если они используются для ответственной работы.

И в заключение, в качестве примера, рассмотрим простой проект квартирной проводки. Исходными данными можно считать план помещения и расстановку электроприборов. Для каждого прибора нужно выяснить его мощность, для каждой линии сложить все мощности ее нагрузок, взяв некоторый запас «на вырост», так как есть тенденция на все большее потребление (кто мог представить в 1950-х годах стиралки по 8 кВт, когда утюги потребляли 375 Вт?).

Сначала нужно выполнить план квартиры с точным соблюдением масштаба и линейку на нем. Затем на план наносятся места установки электроприборов и их мощности:

Затем следует выполнить, возможно, по частям, проектирование линий освещения и розеток. Всю работу можно выполнить в каком-либо графическом редакторе, по слоям. Сейчас это доступно любому пользователю ПК. Необязательно соблюдать все правила выполнения чертежей, этот план вы делаете для себя.

Все вместе можно распечатать:

Благодаря линейке и масштабу можно непосредственно на листе (или в программе) делать измерения трасс. Так можно точно подсчитать (не забывая учитывать вертикальные участки) длину всех трасс и проводов групп освещения. На чертеже также отмечается, через какие распределительные коробки проходит трасса.

На этом плане одна линия освещения (оранжевый цвет) и три розеточные линии. Теперь почти очевидно, как выбрать провод. Для линии освещения берем самый тонкий, разрешенный ПУЭ, 1.5 кв.мм трехжильный провод, с желто-зеленым проводником защитной земли. Провода для розеточных линий потребуется немного рассчитать.

Линия Р1 (черный) потребует самого толстого провода, к ней присоединены наиболее мощные нагрузки: стиралка и водогрейный котел, которые в сумме составляют 12 кВт, причем вовсе не исключена их совместная работа, особенно зимой. Каким будет ток? I = 12000/220 = 54 А.

Смотрим в таблице выше. Нам подойдет провод 10 квадратов. Весьма удачно то, что эти розетки расположены близко к электрощитку, трасса получается короткой, недорогой и с малым падением напряжения. (Столь мощные нагрузки обычно характерны уже для трехфазной сети, но наш пример только иллюстрация.)

Вторая линия розеток Р2 в сумме потребляет 5 кВт. Здесь ток I = 5000/220 = 22 А. Подойдет провод сечением 4 квадрата. На кухне очень часто бывают включены все приборы и здесь даже можно взять провод 5 кв.мм.

Третья линия Р3 – самая протяженная. Общая нагрузка на ней составляет 2 кВт, но лучше учитывать возможное подключение обогревателей, например, в спальне или детской, поэтому лучше перестраховаться и добавить еще 3 кВт. Поэтому придется выбрать провод 4 кв.мм.

В конце самой длинной трассы стоит самая небольшая нагрузка – телевизор. Современные телевизоры и другая электроника способны работать при довольно пониженном напряжении (правда, при этом ухудшается тепловой режим их блоков питания, но раз производители обещают работу при 120-150 В, то мы можем считать, что все в порядке).

После всех расчетов остается только подсчитать длину материала каждого вида: трехжильных проводов (фаза, нейтраль и защитная земля) и накинуть процентов 10 на запас. Для участков от коробок до выключателей можно закупить двухжильный провод 1,5 мм.кв, так как у выключателей нет заземления, но эту тонкость вы можете учесть в вашем конкретном проекте. Составление такого плана предотвратит как нехватку провода, так и излишнюю трату денег. И то и другое почти неизбежно, если действовать наугад.

Размер проводника

| Физика проводников и изоляторов

Это должно быть здравым смыслом, что жидкость течет по трубам большого диаметра легче, чем по трубам малого диаметра (если вам нужна практическая иллюстрация, попробуйте пить жидкость через соломинку разного диаметра). Тот же общий принцип действует для потока электронов через проводники: чем шире площадь поперечного сечения (толщина) проводника, тем больше места для движения электронов и, следовательно, тем легче возникает поток (меньшее сопротивление). .

Два основных вида электрического провода: одножильный и многожильный

Электрический провод обычно имеет круглое поперечное сечение (хотя есть некоторые уникальные исключения из этого правила) и бывает двух основных разновидностей: , , одножильный, и многожильный, , . Сплошной медный провод - это так, как звучит: одна сплошная медная жила по всей длине провода. Многожильный провод состоит из более мелких жил сплошного медного провода, скрученных вместе в один провод большего размера.Самым большим преимуществом многожильного провода является его механическая гибкость, способность выдерживать повторяющиеся изгибы и скручивания намного лучше, чем сплошная медь (которая со временем склонна к усталости и ломается).

Размер провода можно измерить несколькими способами. Мы могли бы говорить о диаметре провода, но поскольку на самом деле площадь поперечного сечения имеет наибольшее значение для потока электронов, нам лучше определять размер провода в терминах площади.

Изображение сечения провода, показанное выше, конечно, не в масштабе.Диаметр показан как 0,1019 дюйма. Рассчитывая площадь поперечного сечения по формуле Area = πr 2 , получаем площадь 0,008155 квадратных дюймов:

Это довольно маленькие числа для работы, поэтому размеры проводов часто выражаются в тысячных долях дюйма, или мил . Для проиллюстрированного примера мы бы сказали, что диаметр проволоки составляет 101,9 мил (0,1019 дюйма на 1000). Мы также могли бы, если бы захотели, выразить площадь провода в квадратных милях, вычислив это значение с помощью той же формулы площади круга: Площадь = πr 2 :

Расчет круговой миловой площади провода

Однако электрики и другие лица, часто озабоченные размером провода, используют другую единицу измерения площади, специально разработанную для круглого сечения провода.Эта специальная единица называется круговых мил (иногда сокращенно см ). Единственная цель наличия этой специальной единицы измерения состоит в том, чтобы исключить необходимость использования коэффициента π (3,1415927 ...) в формуле для вычисления площади, а также необходимости вычислить радиус провода , когда вам дали диаметр . . Формула для расчета площади в миле круглого провода очень проста:

Поскольку это единица измерения площади , математическая степень 2 по-прежнему действует (удвоение ширины круга всегда будет в четыре раза увеличивать его площадь, независимо от того, какие единицы используются, или если ширина этого круга выражается через радиус или диаметр). Чтобы проиллюстрировать разницу между измерениями в квадратных милях и измерениями в круглых милах, я сравню круг с квадратом, показывая площадь каждой формы в обеих единицах измерения:

А для провода другого размера:

Очевидно, круг заданного диаметра имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем квадрат ширины и высоты, равный диаметру круга: обе единицы измерения площади отражают это. Однако должно быть ясно, что единица «квадратный мил» действительно предназначена для удобного определения площади квадрата, в то время как «круговой мил» предназначена для удобного определения площади круга: соответствующую формулу для каждого проще работать с.Следует понимать, что обе единицы действительны для измерения площади формы, независимо от ее формы. Преобразование между круглыми милами и квадратными милами представляет собой простое соотношение: на каждые 4 круглых мила приходится π (3,1415927 ...) квадратных милов.

Измерение площади поперечного сечения провода с помощью калибра

Еще одним средством измерения площади поперечного сечения провода является калибр . Шкала датчика основана на целых числах, а не на дробных или десятичных дюймах. Чем больше номер калибра, тем тоньше провод; чем меньше номер калибра, тем толще проволока.Для тех, кто знаком с ружьем, эта обратно пропорциональная шкала измерения должна показаться знакомой.

Таблица в конце этого раздела приравнивает калибр к диаметру в дюймах, круглые милы и квадратные дюймы для сплошной проволоки. Провода большего диаметра достигают конца общей шкалы (которая, естественно, достигает значения 1) и представлены серией нулей. «3/0» - это еще один способ представления «000», который произносится как «тройной дол». Опять же, тем, кто знаком с ружьями, следует признать терминологию, как бы странно это ни звучало.Что еще больше запутывает ситуацию, в мире существует более одного «стандарта» калибра. Для определения размеров электрических проводов предпочтительной системой измерения является калибр American Wire Gauge (AWG), также известный как калибр Brown и Sharpe (B&S). В Канаде и Великобритании Британский стандартный калибр проводов (SWG) является официальной системой измерения электрических проводов. В мире существуют и другие системы калибровки проволоки для классификации диаметра проволоки, такие как калибр для стальной проволоки Stubs и калибр Steel Music Wire Gauge (MWG), но эти системы измерения применимы к неэлектрическим проводам.

Система измерения American Wire Gauge (AWG), несмотря на ее странности, была разработана с одной целью: на каждые три шага на шкале калибра площадь провода (и вес на единицу длины) примерно удваивается. Это удобное правило, которое следует помнить при приблизительной оценке размера проволоки!

Для очень проводов большого диаметра (толще 4/0) от системы калибров обычно отказываются для измерения площади поперечного сечения в тысячах круговых милов (MCM), заимствуя старую римскую цифру «M» для обозначения кратного от «тысячи» перед «CM» для «круговых мил.В следующей таблице размеров проводов не указаны размеры, превышающие калибр 4/0, потому что сплошной медный провод становится непрактичным для работы с такими размерами. Вместо этого отдается предпочтение многопроволочной конструкции.

Таблица для одножильных и круглых медных проводников
Размер Диаметр Площадь поперечного сечения Вес
AWG дюймов cir. мил кв. Дюймов фунт / 1000 футов
4/0 0.4600 211 600 0,1662 640,5
3/0 0,4096 167 800 0,1318 507,9
2/0 0,3648 133,100 0,1045 402,8
1/0 0,3249 105 500 0,08289 319,5
1 0,2893 83 690 0.06573 253,5
2 0,2576 66 370 0,05213 200,9
3 0,2294 52 630 0,04134 159,3
4 0,2043 41740 0,03278 126,4
5 0,1819 33 100 0,02600 100,2
6 0. 1620 26 250 0,02062 79,46
7 0,1443 20 820 0,01635 63,02
8 0,1285 16 510 0,01297 49,97
9 0,1144 13 090 0,01028 39,63
10 0,1019 10,380 0,008155 31.43
11 0,09074 8 234 0,006467 24,92
12 0,08081 6 530 0,005129 19,77
13 0,07196 5 178 0,004067 15,68
14 0,06408 4,107 0,003225 12,43
15 0.05707 3 257 0,002558 9,858
16 0,05082 2,583 0,002028 7,818
17 0,04526 2,048 0,001609 6. 200
18 0,04030 1,624 0,001276 4,917
19 0,03589 1,288 0.001012 3,899
20 0,03196 1,022 0,0008023 3,092
21 0,02846 810,1 0,0006363 2.452
22 0,02535 642,5 0,0005046 1,945
23 0,02257 509,5 0,0004001 1,542
24 0.02010 404,0 0,0003173 1,233
25 0,01790 320,4 0,0002517 0,9699
26 0,01594 254,1 0,0001996 0,7692
27 0,01420 201,5 0,0001583 0,6100
28 0,01264 159,8 0. 0001255 0,4837
29 0,01126 126,7 0,00009954 0,3836
30 0,01003 100,5 0,00007894 0,3042
31 0,008928 79,70 0,00006260 0,2413
32 0,007950 63,21 0,00004964 0.1913
33 0,007080 50,13 0,00003937 0,1517
34 0,006305 39,75 0,00003122 0,1203
35 0,005615 31,52 0,00002476 0,09542
36 0,005000 25,00 0,00001963 0,07567
37 0.004453 19,83 0,00001557 0,06001
38 0,003965 15,72 0,00001235 0,04759
39 0,003531 12,47 0,000009793 0,03774
40 0,003145 9,888 0,000007766 0,02993
41 0,002800 7. 842 0,000006159 0,02374
42 0,002494 6,219 0,000004884 0,01882
43 0,002221 4,932 0,000003873 0,01493

Для некоторых сильноточных приложений требуются провода сечением, превышающим практический предел размера круглого провода. В этих случаях в качестве проводников используются толстые шины из цельного металла, называемые шинами .Шины обычно изготавливаются из меди или алюминия и чаще всего неизолированы. Они физически поддерживаются вдали от каркаса или конструкции, удерживающей их, с помощью опор изолятора. Хотя квадратное или прямоугольное поперечное сечение очень распространено для формы шины, используются также и другие формы. Площадь поперечного сечения шин обычно измеряется в круглых милах (даже для квадратных и прямоугольных шин!), Скорее всего, для удобства возможности напрямую приравнять размер шины к круглому проводу.

ОБЗОР:

  • Ток протекает по проводам большого диаметра легче, чем по проводам малого диаметра, из-за большей площади поперечного сечения, по которой они могут двигаться.
  • Вместо того, чтобы измерять небольшие размеры проволоки в дюймах, часто используется единица измерения «мил» (1/1000 дюйма).
  • Площадь поперечного сечения провода может быть выражена в квадратных единицах (квадратных дюймах или квадратных миллиметрах), круговых милах или «калибровочной» шкале.
  • При вычислении площади квадратной единицы для круглого провода используется формула площади круга:
  • A = πr 2 (квадратные единицы)
  • Расчет площади круглой проволоки в миле для круглой проволоки намного проще из-за того, что единица измерения «круговой мил» была выбрана именно для этой цели: чтобы исключить коэффициенты «пи» и d / 2 (радиус) в формула.
  • A = d 2 (круглые блоки)
  • На каждые 4 круговых мил приходится π (3,1416) квадратных милов.
  • Система калибровки калибра основана на целых числах, большие числа представляют провода меньшего сечения и наоборот. Провода толще 1 калибра обозначаются нулями: 0, 00, 000 и 0000 (произносятся «одинарное», «двойное», «тройное» и «четверное».
  • Провода очень большого сечения измеряются в тысячах круглых милов (MCM), что типично для шин и проводов сечением выше 4/0.
  • Шины - это сплошные шины из меди или алюминия, используемые в конструкции сильноточных цепей. Соединения, выполняемые с шинами, обычно являются сварными или болтовыми, а шины часто голые (неизолированные), поддерживаемые вдали от металлических каркасов с помощью изоляционных стоек.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ :

Серия тренингов по электричеству и электронике ВМС (NEETS), модуль 3, с 1-1 по 1-10

NEETS Модуль 4 - Введение в электрические проводники, методы электромонтажа и чтение схем

Страницы i - ix, с 1-1 по 1-10, 1-11 до 1-20, 1-21 до 1-28, От 2-1 до 2-10, от 2-11 до 2-20, 2-21 до 2-30, 2-31 до 2-40, 2-41 до 2-53, 3-1 до 3-10, 3-11 до 3-20, 3-21 до 3-24, 4-1 на 4-10, с 4-11 на 4-18, индекс

ГЛАВА 1


ЭЛЕКТРОПРОВОДНИКИ

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Цели обучения указаны в начале каждой главы. Эти обучение цели служат предварительным просмотром информации, которую вы должны узнать в глава. Комплексные контрольные вопросы основаны на поставленных задачах. Успешно заполняя OCC-ECC, вы указываете, что достигли целей и узнали информация. Цели обучения перечислены ниже.

По завершении в этой главе вы должны уметь:

1. Напомнить определения размера единицы, мил-фут, квадратный мил и круговой мил, а также математические уравнения и расчеты для каждого.

2. Определите удельное сопротивление. и вспомните три фактора, использованные для его вычисления в омах.

3. Опишите правильное использование Американского калибра проводов при измерении проводов.

4. Вспомните факторы, необходимые для выбора правильного размера провод.

5. Назовите преимущества и недостатки меди. или алюминий в качестве проводников.

6. Определите сопротивление изоляции. и диэлектрическая прочность, включая то, как диэлектрическая прочность изолятора определенный.

7. Определите необходимые меры безопасности. при работе с изоляционными материалами.

8. Напомним наиболее распространенные изоляторы, используемые для очень высоких напряжений.

9. Укажите тип защиты проводников, обычно используемый для судовой электропроводки.

10. Вспомните конструкцию и использование коаксиального кабеля.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНИКИ


В предыдущих модулях этой учебной серии вы узнали о различных схемных компонентах.Эти компоненты обеспечивают большую часть рабочих характеристики любой электрической схемы. Однако они бесполезны, если они не связаны вместе. Проводники - это средство, используемое для соединения этих компонентов.

Многие факторы определяют тип электрического проводника, используемого для подключения составные части. Некоторыми из этих факторов являются физический размер проводника, его состав, и его электрические характеристики. Другие факторы, которые могут определить выбор проводника - это вес, стоимость и среда, в которой проводник будет использован.

РАЗМЕР ПРОВОДНИКА


Чтобы сравнить сопротивление и размер одного проводника с другим, нам нужно установить стандартный или единичный размер. Удобная единица измерения диаметр проводника составляет мил (0,001, или одну тысячную дюйма). А удобной единицей длины проводника является фут. Стандартная единица размера в большинстве чехлы MIL-FOOT. Проволока будет иметь единичный размер, если она имеет диаметр 1 мил. и длиной 1 фут.

1–1


SQUARE MIL

Квадратный мил - единица измерения используется для определения площади поперечного сечения квадратного или прямоугольного проводника (виды A и B на рис. 1-1). Квадратный мил определяется как площадь квадрата, стороны которых составляют 1 мил. Чтобы получить площадь поперечного сечения квадрата проводник, умножьте размер любой стороны квадрата на себя. Например, Предположим, что у вас есть квадратный провод с размером стороны 3 мил. Умножить Сама по себе 3 мил (3 мил x 3 мил). Это дает вам площадь поперечного сечения 9 квадратных метров. мил.

Рисунок 1-1. - Сечения проводников.


1 кв. Укажите причину создания «единичного размера» для проводников.

2 кв. Рассчитать диаметр в MILS проводника диаметром 0,375 дюйма.

Q3. Определите мил-фут.

Чтобы определить площадь поперечного сечения прямоугольного проводника, умножьте длина, умноженная на ширину торца проводника (сторона выражена в мил).Например, предположим, что одна сторона прямоугольного поперечного сечения составляет 6 мил. а другая сторона - 3 мил. Умножьте 6 мил на 3 мил, что равно 18 квадратных мил. Другой пример. Предположим, что проводник имеет толщину 3/8 дюйма и 4 дюйма широкий. 3/8 дюйма можно выразить в десятичной форме как 0,375 дюйма. Поскольку 1 мил равен 0,001 дюйма, толщина проводника будет 0,001 x 0,375, или 375 мил. С ширина 4 дюйма и 1000 мил на дюйм, ширина будет 4 x 1000, или 4000 мил. Чтобы определить площадь поперечного сечения, умножьте длину на ширина; или 375 мил х 4000 мил. Площадь составит 1 500 000 квадратных миль.

Q4. Определите квадратный мил, относящийся к квадратному проводнику.

CIRCULAR MIL

Круглый mil является стандартным единица измерения площади поперечного сечения круглого провода (вид C на рис. 1-1). Эта единица измерения содержится в американских и английских таблицах проводов. Диаметр круглого проводника (провода), используемого для проведения электричества, может составлять лишь долю дюйм.Следовательно, этот диаметр удобно выражать в мил, чтобы не использовать десятичные дроби. Например, диаметр проволоки выражается как 25 мил вместо 0,025 дюйма. Круглый мил - это площадь круга диаметром 1 мил, как показано на виде B на фиг. 1-2. Площадь круглого проводника в милах круглого сечения равна получается квадратом диаметра, измеренного в мил. Таким образом, проволока диаметром 25 мил имеет площадь 25 2 , или 625 круговых милов. Чтобы определить количество квадратных мил в одном проводе, применяйте обычную формулу для определения площади круга (A = πr 2 ). В этом формула, A (площадь) является неизвестным и равна площади поперечного сечения в квадрате мил, p - постоянная 3,14, а r - радиус окружности или половина диаметра. (D). Путем замены A = 3,14 и (12,5) 2 ; следовательно, 3,14 x 156,25 = 490,625

1-2


кв. Мил.Площадь поперечного сечения провода составляет 625 круглых мил, но только 490,625 кв. Мил. Следовательно, круговой мил представляет меньшую единицу площади. чем квадратный мил.

Рисунок 1-2. - Сравнение круглых и квадратных мил.


Если провод имеет диаметр поперечного сечения 1 мил, по определению, круговая миловая площадь (CMA) равна A =
D 2 , или A = 1 2 , или A = 1 круговой мил.Чтобы определить квадратную милю того же провода, примените формулу A = πr 2 ; следовательно, A = 3,14 x (0,5) 2 (0,5 представляет половина диаметра). Когда A = 3,14 x 0,25, A = 0,7854 квадратных мил. Из этого, можно сделать вывод, что 1 круговой мил равен. 7854 кв. Мил. Это становится важно при сравнении квадратных (вид A на рис. 1-2) и круглых (вид B) проводников. как показано на рисунке C на рисунке 1-2.

Если задана площадь в квадратных мил, разделите площадь на 0.7854, чтобы определить круговую милую площадь или CMA. Когда CMA дана, умножьте площадь на 0,7854, чтобы определить площадь в квадратных мил. Например,

Проблема: Проволока 12 калибра имеет диаметр 80,81 мил. Что такое (1) его площадь в круглых милах и (2) его площадь в квадратных милах?

Решение

(1) A = D 2 = 80,81 2 = 6530 круговых милов

(2) A = 0,7854 x 6,530 = 5,128,7 квадратных мил


Проблема: Прямоугольный проводник равен 1.5 дюймов в ширину и 0,25 дюйма толстый. Какова (1) его площадь в квадратных милах и (2) в круглых милах? Какой размер круглый проводник должен проводить такой же ток, что и прямоугольный стержень?

1-3



Решение

(1) 1,5 дюйма = 1,5 дюйма x 1000 мил на дюйм = 1,500 мил

0,25 дюйма = 0,25 дюйма x 1000 мил на дюйм = 250 мил

A = 1500 x 250 = 375000 квадратных мил

(2) Чтобы проводить такой же ток, площадь поперечного сечения круглого проводника должны быть равны.
Круглые милы в этой области больше, чем квадратные. Следовательно:


Проволока в обычном виде представляет собой одиночный тонкий стержень или нить накала. из тянутого металла. При больших размерах проволока становится сложной в обращении. Для увеличения своего гибкость, это мель. Пряди обычно представляют собой отдельные провода, скрученные вместе в достаточное количество, чтобы составить необходимую площадь поперечного сечения кабеля. В общая площадь многожильного провода в круглых миллиметрах определяется путем умножения площади в круглых милах одной жилы по количеству жил в кабеле.

Q5. Определите круговой мил.

Q6. Какова площадь в миле 19-жильного проводника, если длина каждой жилы составляет 0,004 дюйма?

CIRCULAR-MIL-FOOT

Round-mil-foot (рисунок 1-3) это единица объема. Он представляет собой единичный проводник длиной 1 фут и имеет поперечное сечение. площадь 1 круговой мил. Поскольку это единичный проводник, круговой милфут полезно при сравнении проводов, состоящих из разных металлов.Например, основа для сравнения УСТОЙЧИВОСТИ (будет обсуждено в ближайшее время) различных веществ может быть получено путем определения сопротивления в круговых милфутах каждого из вещества.

Рисунок 1-3. - Круговой милфут.


При работе с квадратными или прямоугольными проводниками, такими как амперметр шунтов и шин, иногда вам может быть удобнее использовать другой единичный объем. Шина - это тяжелая медная лента или шина, используемая для соединения нескольких цепей. вместе.Шины используются, когда требуется большая токовая нагрузка. Объем блока может быть измерен как сантиметровый куб. Таким образом, удельное сопротивление становится сопротивление

1-4


в виде кубического проводника длиной 1 см и 1 квадратный сантиметр. в площади поперечного сечения. Единицы измерения объема указаны в таблицах конкретных сопротивления.

УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЛИ СОПРОТИВЛЕНИЕ


Удельное сопротивление или удельное сопротивление - это сопротивление в омах. на единицу объема (круговой милфут или сантиметровый куб) вещества к протеканию электрического тока.Удельное сопротивление обратно пропорционально проводимости. Вещество с высоким сопротивлением будет иметь низкую проводимость, и наоборот. Таким образом, удельное сопротивление вещества - это сопротивление единицы объема. этого вещества.

Многие таблицы удельного сопротивления основаны на сопротивление в Ом объема вещества длиной 1 фут и 1 круговой мил в площади поперечного сечения. Температура, при которой измеряется сопротивление сделано тоже указано.Если вы знаете, из какого металла сделан проводник, удельное сопротивление металла можно получить из таблицы. Удельные сопротивления некоторых распространенных веществ приведены в таблице 1-1.

Таблица 1-1. - Удельное сопротивление обычных веществ


Сопротивление проводника однородного сечения изменяется прямо как произведение длины и удельного сопротивления проводника, и обратно пропорционально как площадь поперечного сечения проводника. Поэтому можно рассчитать сопротивление провода, если вы знаете длину, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление вещества. Выражается в виде уравнения, "R" (сопротивление в Ом) проводника это

1-5



Где:

ρ = (греч. Rho) удельное сопротивление в Ом на круговой мил-фут

(см. Таблицу 1-1)

L = длина в футах

A = площадь поперечного сечения в круглых милах


Задача:

Каково сопротивление 1000 футов меди? Проволока с площадью поперечного сечения 10 400 круглых
мил (No.10 провод) при температура 20º C? Решение:

Удельное сопротивление меди (таблица 1-1) составляет 10,37 Ом. Подставляя известные значения в предыдущем уравнении
, сопротивление R определяется как

Дано: ρ = 10,37 Ом

L = 1000 футов

A = 10 400 круговых мил

Решение:

= 1 Ом (приблизительно)


Если R, ρ и A известны, длина (L) может быть определена простым математическая транспозиция. У этого есть много ценных приложений. Например, когда Определив заземление в телефонной линии, вы воспользуетесь специальным тестовым оборудованием. Этот оборудование работает по принципу прямого изменения сопротивления линии с его длиной. Таким образом, можно вычислить расстояние между контрольной точкой и неисправностью. точно.

Q7. Определите удельное сопротивление.

Q8. Перечислите три фактора, которые используются для расчета сопротивления конкретного проводник в Ом.

РАЗМЕР ПРОВОДА

Самый распространенный метод измерения размер провода в ВМФ определяется с использованием американского калибра проводов (AWG). Исключением является проводка самолета, размер и гибкость которой незначительно отличаются от стандартов AWG. Для получения информации о размерах авиационных проводов см. Соответствующие публикации. для конкретного самолета. В следующем обсуждении используются только размеры проводов AWG.

1-6


Проволока производится в размерах, пронумерованных в соответствии с таблицами AWG. Различные провода (одножильные или многожильные) и материал, из которого они сделаны (медь, алюминий, и т.д.) публикуются Национальным бюро стандартов. Таблица AWG для медный провод приведен в таблице 1-2. Диаметр проволоки уменьшается по мере того, как калибр числа становятся больше. Для удобства числа округлены, но являются точными. для практического применения. Самый большой размер провода, указанный в таблице, - 0000 (читать «4 ноль»), а самый маленький - номер 40. Выпускаются и большие, и меньшие размеры, но обычно не используются на флоте.Таблицы AWG показывают диаметр в мил, круговой Площадь в мил и площадь в квадратных дюймах для проводов AWG. Они также проявляют сопротивление (Ом) на тысячу футов и на милю сечения проводов при определенных температурах. В последний столбец показывает вес провода на тысячу футов. Пример использования таблицы 1-2 выглядит следующим образом.

1-7



Таблица 1-2. - Стандартная твердая медь (американский калибр проволоки)


Проблема: требуется проложить 2 000 футов сплошной меди AWG 20 провод для новой единицы оборудования. Температура, при которой будет проложен провод, составляет 25 ° C (77 ° F). Какое сопротивление будет иметь провод для тока?

1-8


Решение: под столбцом с номером датчика найдите размер AWG 20. Теперь прочитайте столбцы, пока вы не достигнете столбца «Ом на 1000 футов для 25 ° C (77 ° F)». Ты обнаружит, что провод будет обеспечивать сопротивление току 10,4 Ом. С мы используем 2000 футов провода, умножаем его на 2.

10,4 Ом x 2 = 20,8 Ом

Американский стандартный калибр проводов (рисунок 1-4) используется для измерения проводов размером от 0 до 36. Использовать этого калибра вставьте провод, который нужно измерить, в самую маленькую щель, которая будет разместить оголенный провод. Номер калибра на этом слоте указывает размер провода. Передняя часть паза имеет параллельные стороны, и именно здесь измеряется провод. взят. Его не следует путать с большим полукруглым отверстием на задняя часть слота.Заднее отверстие просто позволяет свободно перемещать проволоку полностью через прорезь.

Рисунок 1-4. - Калибр провода.


Q9. Используя таблицу 1-2, определите сопротивление 1500 футов провода AWG 20 при 25 ° C.

Q10. Когда используешь калибр провода американского стандарта, чтобы определить размер провода, где вы должны поместите провод в калибр, чтобы получить правильное измерение?

ПРОВОДА И КАБЕЛИ

Провод - это одиночный тонкий стержень или нить из тянутого металла.Это определение ограничивает термин к тому, что обычно понимается как «сплошной провод». Слово «стройный» употребляется потому что длина проволоки обычно велика по сравнению с ее диаметром. Если провод покрыт изоляцией, это изолированный провод. Хотя термин «провод» правильно относится к металлу, в него также входит утеплитель.

А проводник - это провод, пригодный для проведения электрического тока.

Многожильный провод - это проводник, состоящий из группы проводов или любой комбинации групп проводов. Провода в многожильном проводе обычно скручены вместе и не изолированы друг от друга.

Кабель представляет собой либо многожильный провод (одножильный кабель), либо комбинацию проводов изолированные друг от друга (многожильный кабель). Термин «кабель» является общим один и обычно применяется только к проводам большего размера. Небольшой кабель чаще называется многожильный провод или шнур (например, используемый для утюга или лампы шнур). Кабели могут быть неизолированными или изолированными.Изолированные кабели могут быть покрыты оболочкой. со свинцом или защитной броней. На рис. 1-5 показаны различные типы проводов и кабелей. используется на флоте.

1-9



Рисунок 1-5. - Дирижеры.


Проводники скручены в основном для увеличения их гибкости. В жилы проводов в кабелях располагаются в следующем порядке:

Первый слой жил вокруг центрального проводника состоит из шести проводников.Второй слой состоит из 12 дополнительных проводников. Третий слой состоит из 18 дополнительных проводники и так далее. Таким образом, стандартные кабели состоят из 7, 19 и 37 жил, с постоянным фиксированным шагом. Общая гибкость может быть увеличена скручивание отдельных прядей.

На рис. 1-6 показан типичный крест отрезок 37-жильного кабеля. Он также показывает, как общее поперечное сечение в мил. определяется площадь многожильного кабеля.

Рисунок 1-6. - Многожильный провод.

1-10



NEETS Содержание

  • Введение в материю, энергию, и постоянного тока
  • Введение в переменный ток и трансформаторы
  • Введение в защиту цепей, Контроль и измерение
  • Введение в электрические проводники, проводку Методы и схемы чтения
  • Введение в генераторы и двигатели
  • Введение в электронную эмиссию, трубки, и блоки питания
  • Введение в твердотельные устройства и Блоки питания
  • Введение в усилители
  • Введение в генерацию волн и формирование волн Схемы
  • Введение в распространение и передачу волн Линии и антенны
  • Принципы СВЧ
  • Принципы модуляции
  • Введение в системы счисления и логические схемы
  • Введение в микроэлектронику
  • Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
  • Введение в испытательное оборудование
  • Принципы радиочастотной связи
  • Принципы работы радаров
  • Справочник техника, Главный глоссарий
  • Методы и практика испытаний
  • Введение в цифровые компьютеры
  • Магнитная запись
  • Введение в волоконную оптику

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 , аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов столкнется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, как поток жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально 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.

Сопротивление данной формы зависит от материала, из которого изготовлен 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
Серебро 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
Константин (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 (для экономии места ее можно свернуть в бухту), 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 известно 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 увеличением 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 изменяться, или может потребоваться нелинейное уравнение, чтобы найти ρ . Обратите внимание, что α положительно для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (который состоит из меди, марганца и никеля) имеет α , близкое к нулю (к трем цифрам на шкале в таблице 2), и поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой.Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Таблица 2. Температурные коэффициенты удельного сопротивления α
Материал Коэффициент (1 / ° C)
Проводники
Серебро 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
Константин (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 отрицательно 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, чем типичные температурные коэффициенты 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 соблюдать 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; для относительно небольших изменений 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 температурного коэффициента удельного сопротивления α .
  • 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 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 - одинаковое ли 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 температурного изменения сопротивления R объекта равно 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 калибра длиной 20,0 м и диаметром 2,053 мм?

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

3. Если вольфрамовая нить накала 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 может быть использован, 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 размеров? (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, имеет ли она 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 до четырехкратной первоначальной длины. В какой степени увеличивается его сопротивление?

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 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 предположения 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, обозначенное ρ
температурный коэффициент удельного сопротивления:
эмпирическая величина, обозначенная 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%


Формулы проектирования кабелей - Standard Wire & Cable Co.

Вес проводника:

Масса = 340.5 D 2 GNK = фунты на 1000 футов
D = диаметр жилы в дюймах
G = удельный вес материала проводника; (8,89 для меди, 2,71 для алюминия)
N = количество жил
K = Коэффициент увеличения массы многожильного провода. (K = 1 для одножильного провода)

No.прядей К

19

1,02

37

1.026

49

1,03

133 или более

1,04

Вес изоляции:

Масса = 340,5 (D 2 - d 2 ) G = фунт./ 1000 футов
D = диаметр поверх изоляции в дюймах
d = диаметр над проводником в дюймах
G = удельный вес изоляции

Вес оболочки:

Масса = 340,5 (D 2 - d 2 ) G = фунт. / 1000 футов
D = диаметр над рубашкой в ​​дюймах
d = диаметр под рубашкой в ​​дюймах
G = удельный вес материала оболочки

Вес ленты:

Масса = 1362 Gt ((d + t) + (d + 3t) f) = фунты на 1000 футов
G = удельный вес ленты
т = толщина ленты в дюймах
d = диаметр кабеля под лентой в дюймах
f = множительный коэффициент от% нахлеста

% Круг

ф

17. 5

0,35

25,0

0,5

33,0

0,67

50,0

1.0

Общий вес кабельного проводника:

Масса = Н x Д x Ш = фунты на 1000 футов
Н = количество жил
L = коэффициент потерь на скручивание = 1.03
Вт = вес одного проводника

Факторы кабельной разводки:

Количество проводников Фактор Количество жил Фактор
2 2,0 12 4,155
3 2,154 16 4,7
4 2. 414 19 5,0
5 2,7 27 6,155
6 3,0 37 7,0
7 3,0 41 8,0
10 4,0 61 9.0

Используйте следующую формулу для других комбинаций: O.D. = 1,155 x (количество проводников) x

(диаметр отдельного проводника)

Для определения приблизительного внешнего диаметра. готового кабеля, удвойте толщину стенки провода, добавьте это значение к внешнему диаметру. нужного многожильного проводника и умножьте этот размер на указанный коэффициент, чтобы получить количество проводников в кабеле. Добавьте 0,025 дюйма для неизолированного, луженого или посеребренного медного экрана из провода калибра № 36; например, 6 проводников калибра 24, многожильный 19/36, провод типа E с общим экраном - 2 x 0.010 дюймов (стена) = 0,020 дюйма + 0,025 дюйма (наружный диаметр проводника) = 0,045 дюйма (готовый провод). Принимая 0,045 дюйма (готовый провод) x 3 (коэффициент для 6 проводников) = 0,135 дюйма. Добавьте 0,135 дюйма к диаметру экрана 0,025 дюйма, что даст диаметр готового кабеля (без оболочки) 0,160 дюйма.

Процент покрытия экрана:

Процентное покрытие = (2F - F 2 ) x 100

F = N P d / Sin (а)
N = количество концов (жил) на держателе
P = резцов на дюйм
D = диаметр диэлектрической жилы в дюймах
d = диаметр экранирующей жилы в дюймах
a = - меньший из двух углов между продольной осью кабеля и оплеткой.
С = количество носителей (группы концов по диаметру кабеля) в плетеной плетеной корзине «два на» и «два снизу».
п = 3,14159265
Желто-коричневый (а) = 2 p (D + 2d) P / C

AWG Размер d (дюймы) Вт (фунты / 1000 футов)
# 40 0.0031 0,0291
# 38 0,0040 0,0481
# 36 0,0050 0,0757
# 34 0,0063 0,120
# 32 0,0080 0,194
# 30 0,0100 0,303

Диаметр экрана:

Формула для определения сумматоров диаметра по диаметру экрана многожильного кабеля:

Экран O. D. = диаметр под экраном + сумматор


AWG Размер (оплетка) Сумматор (дюймы)
# 40 0,014
# 38 0,018
# 36 0,022
# 34 0,028
# 32 0,035
# 30 0,044
# 28 0.056

Значения свойств (номинальные):

Материал Удельный вес К 1 MC Макс. Опер. Темп. С
TFE 2,15 1,95 260
FEP 2,15 2,15 200
Поливинилиденфторид 1,76 7.5 125
Пленка FEP / полиимид 1,67 2,35 200
Полиэфирная пленка 1,40 2,80 150
Полужесткий ПВХ 1,39 4,0 80
ПВХ 1,38 4,6 105
Неопрен 1. 38 60
EP каучук 1,30 3,7 105
Огнестойкий полиэтилен 1,29 2,7 80
Полиэтиленовая / полиэфирная пленка 1,26 2,80 105
Полисульфон 1,24 3,3 125
Полиуретан 1. 12 80
Нейлон 1,09 4,8 105
Полиэтилен 0,92 2,26 80
Полипропилен 0,91 2,30 80
Ячеистый полиэтилен 0,55 1,50 80

Потери на скручивание:

Приблизительно 3% для всех кабелей

Вес экрана:

Масса = Н x Ш x Ш x 1. 03 = фунты / 1000 футов
cos (a)
N = количество концов на носитель
C = количество носителей
Вт = вес одной из защитных жил (фунты / 1000 футов), см. Выше
a = уголок для оплетки

Неопрен является товарным знаком DuPont de Nemours Co.

Standard Wire & Cable Company может предоставить вам продукты нужного размера, типа и количества, необходимые для соблюдения графика и удовлетворения вашего руководства. Мы делаем это для компаний с 1947 года.

Если вам нужен товар, которого нет в наличии, не волнуйтесь. Мы сделаем это для вас. Еще одна наша специальность - нестандартный кабель и нестандартная форма термоусадки. Мы предлагаем конструкторские, инженерные и производственные решения, которые точно соответствуют вашим требованиям.

ISO 9001: 2015 / AS 9120B: 2016
Соответствует

Расчеты кода | EC&M

Бывают случаи, когда нам нужно добавить проводники к существующей кабельной канавке.Но знаете ли вы, как это сделать, не повредив ни существующие, ни новые проводники, ни то и другое? Вы можете обеспечить качественную установку в соответствии с Кодексом, сначала определив доступное свободное пространство в кабельном канале, а затем рассчитав количество проводов, разрешенных в этом свободном пространстве. Вот пятиступенчатый процесс, который поможет вам не сбиться с пути.

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения кабельного канала для заполнения проводника [Таблица 1 и Таблица 4 в Главе 9].
Шаг 2: Определите площадь существующих проводов [Таблица 5 главы 9].
Шаг 3: Вычтите площадь поперечного сечения существующих проводников (Шаг 2) из ​​площади допустимого заполнения проводов (Шаг 1).
Шаг 4: Определите площадь поперечного сечения добавляемых проводников [Таблица 5 главы 9 для изолированных проводов и Таблица 8 главы 9 для неизолированных проводов].
Шаг 5: Разделите площадь свободного пространства (Шаг 3) на площадь поперечного сечения добавляемых проводников (Шаг 4).

Теперь вы готовы приступить к простому расчету.

Q. Существующий 1-дюймовый EMT содержит два проводника № 12 THHN, два провода № 10 THHN и один неизолированный (многожильный) провод № 12. Сколько дополнительных проводов № 8 THHN можно добавить к этому кабельному каналу?

Ответ:
Шаг 1: Допустимая площадь поперечного сечения для заполнения проводника
Дорожка качения = 0,864 x 0,4 = 0,3456 кв. Дюйма
Ниппель = 0,864 x 0,6 = 0,5184 кв. Дюйма

Шаг 2: Площадь поперечного сечения существующих проводников
No.10 THHN [0,0211 кв. Дюйма x 2 = 0,0422 кв. Дюйма]
№ 12 THHN [0,0133 кв. Дюйма x 2 = 0,0266 кв. Дюйма]
№ 12 без покрытия [0,0060 кв. Дюйма x 1 = 0,0060 кв. Дюйма. ]
Общая площадь поперечного сечения существующих проводников = 0,0748 кв. Дюйма.
Примечание: Заземляющие провода должны учитываться при заполнении кабельных каналов.

Шаг 3: Вычтите площадь существующих проводников из разрешенной площади заполнения проводов.
Raceway длиной более 24 дюймов: 0,3456 кв. Дюйма - 0,0748 кв. Дюйма = 0,2708 кв. Дюйма
Ниппель (длиной менее 24 дюймов): 0,5184 кв. Дюйма - 0,0748 кв. Дюйма = 0,4436 кв. Дюйма

Шаг 4: Площадь поперечного сечения устанавливаемых проводников.
№ 8 THHN = 0,0366 кв. Дюйма

Шаг 5: Разделите область свободного пространства (Шаг 3) на площадь проводника.
Дорожка качения = 0,2708 кв. Дюйма ÷ 0,0366 кв. Дюйма = 7,4 или 7 проводников
Ниппель = 0,4436 кв. Дюйма ÷ 0,0366 кв. Дюйма = 12,1 или 12 проводников
Мы должны округлить до 18 проводников, потому что применимо только примечание 7 к таблице 1 если все жилы одного размера и одинаковой изоляции.

Circular Mil

CIRCULAR MIL

Круглый мил - стандартная единица измерения поперечного сечения круглого провода. площадь (вид C на рис. 1-1).

Эта единица измерения используется в американских и английских таблицах проводов. Диаметр круглый проводник (провод), используемый для проведения электричества, может иметь толщину всего лишь долю дюйма. Следовательно, этот диаметр удобно выражать в милах, чтобы не использовать десятичные дроби. За Например, диаметр проволоки выражается как 25 мил вместо 0.025 дюймов. Циркуляр мил - это площадь круга диаметром 1 мил, как показано на виде В на фиг. 1-2.

Площадь круглого проводника в милах круглого сечения получается возведением в квадрат диаметра измеряется в мил. Таким образом, проволока диаметром 25 мил имеет площадь 25 2 , или 625 круговых милов. Чтобы определить количество квадратных мил в одном проводнике, примените обычная формула для определения площади круга (A = & pi; r 2 ).В этой формуле A (площадь) является неизвестным и равна площади поперечного сечения в квадратные милы, & pi; - константа 3,14, а r - радиус окружности, или половина диаметр (D). Путем замены A = 3,14 и (12,5) 2 ; следовательно, 3.14 X 156,25 = 490,625 квадратных мил. Площадь поперечного сечения провода составляет 625 круглых мил. но только 490,625 квадратных мил. Следовательно, круговой мил представляет меньшую единицу площади. чем квадратный мил.

Рисунок 1-2.- Сравнение круглых и квадратных мил.

Если провод имеет диаметр поперечного сечения 1 мил, по определению площадь кругового мил (CMA) равно A = D 2 , или A = 1 2 , или A = 1 круговой мил. Чтобы определить квадратные милы того же провода, примените формулу A = & pi; r 2 ; следовательно, A = 3,14 X (0,5) 2 (0,5 представляет половину диаметра).

Когда A = 3.14 X 0,25, A = 0,7854 квадратных мил. Из этого можно сделать вывод, что 1 круговой мил равен. 7854 кв. Мил. Это становится важным, когда квадрат (вид A из рисунок 1-2) и круглые (вид B) проводники сравниваются с видом C на рисунке 1-2.

Когда дана площадь в квадратных мил, разделите площадь на 0,7854, чтобы определить круговую mil или CMA. Когда задана CMA, умножьте площадь на 0,7854, чтобы определить площадь квадратных мил. Например,

Проблема: Провод 12 калибра имеет диаметр 80.81 мил. Какова (1) его площадь в круговые милы и (2) его площадь в квадратных милах?

Проблема: прямоугольный проводник имеет ширину 1,5 дюйма и толщину 0,25 дюйма. Что (1) его площадь в квадратных милях и (2) в круговых милах? Какой размер круглого проводника необходимо проводить такой же ток, что и прямоугольная полоса?

Проволока в своей обычной форме представляет собой одиночный тонкий стержень или нить из тянутого металла.В целом размеры, проволока становится трудной в обращении. Для увеличения гибкости он скручен. ниток обычно представляют собой отдельные провода, скрученные вместе в количестве, достаточном для создания необходимого площадь поперечного сечения кабеля. Общая площадь многожильного провода в круглых миллиметрах составляет определяется путем умножения площади в круглых милах одной пряди на количество прядей в кабеле.

Q.5 Определите круговой мил.
Q.6 Какова площадь в милах 19-жильного проводника, если каждая жилка равна 0.004 дюйма?

FAQ: диаграмма AWG и метрическая система

AWG или American Wire Gauge - стандартная мера в США для диаметра электрических проводников. Таблица размеров проволоки American Wire Gauge основана на количестве матриц, изначально необходимых для протяжки меди до необходимого размерного размера. Это означает, что чем выше номер AWG, тем меньше диаметр провода. Наши кабели Belden и пары в кабелях для КИП - это некоторые из электрических кабелей, у которых размер жилы выражается в виде числа AWG.Наш кабель с тройным номиналом, соответствующий американскому стандарту UL758, при необходимости может быть преобразован в провода сечений AWG.

Самый распространенный метод определения размеров проводов - это площадь поперечного сечения, выраженная в мм². Следующая таблица преобразования AWG в метрическую систему преобразует AWG в миллиметры и дюймы, а также указывает площадь поперечного сечения.

AWG Метрическая таблица преобразования (AWG в мм)

Американский калибр проводов (AWG)

Диаметр (дюйм)

Диаметр (мм)

Площадь поперечного сечения (мм 2 )

0000 (4/0) 0.460 11,7 107,0
000 (3/0) 0,410 10,4 85,0
00 (2/0) 0,365 9,27 67,4
0 (1/0) 0,325 8,25 53,5
1 0,289 7,35 42,4
2 0,258 6,54 33.6
3 0,229 5,83 26,7
4 0,204 5,19 21,1
5 0,182 4,62 16,8
6 0,162 4,11 13,3
7 0,144 3,67 10,6
8 0,129 3.26 8,36
9 0,114 2,91 6,63
10 0,102 2,59 5,26
11 0,0,907 2,30 4,17
12 0,0808 2,05 3,31
13 0,0720 1,83 2,63
14 0.0641 1,63 2,08
15 0,0571 1,45 1,65
16 0,0508 1,29 1,31
17 0,0453 1,15 1,04
18 0,0403 1,02 0,82
19 0,0359 0,91 0,65
20 0.0320 0,81 0,52
21 0,0285 0,72 0,41
22 0,0254 0,65 0,33
23 0,0226 0,57 0,26
24 0,0201 0,51 0,20
25 0,0179 0,45 0,16
26 0.0159 0,40 0,13


Если этот метрический калькулятор AWG не предоставит вам нужную информацию, свяжитесь с техническими экспертами The Cable Lab, которые с удовольствием ответят на ваши вопросы или рассчитают соответствующий размер AWG / метрический размер для ваша установка.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *