Основным и самым распространённым способом передачи электроэнергии к потребителю является электрический провод и электрический кабель. Электрический провод и электрический кабель – это электротехническое изделие, состоящее из металлической токопроводящей жилы или нескольких жил. Каждая жила помещена в электрическую изоляцию. Все изолированные жилы провода или электрического кабеля помещаются в общую изоляцию.
В настоящее время промышленностью выпускаются самые разнообразные электрические провода и электрические кабели. Кабели и провода в основном бывают медные и алюминиевые, т.е. состав жил кабеля или провода – медь или алюминий.
Электрические кабели и провода бывают одножильные и многожильные. Жила кабеля или провода может быть как однопроволочная (монолитная), так и многопроволочная. Жилы изготавливаются в основном круглой формы, однако нередко у электрических кабелей большого сечения форма многопроволочной жилы может быть выполнена в виде треугольника. Сегодня мы расскадем как сделать расчет сечения провода по диаметру.
Маркировка электрического кабеля (провода)
Существует стандартный ряд сечений жил проводов и электрических кабелей, которые применяются. Это 1мм 2 ; 1,5мм 2 ; 2,5мм 2 ; 4мм 2 ; 6мм 2 ; 8мм 2 ; 10мм 2 и т.д. Тип, сечение и количество жил указывается либо на бирке, идущей в комплекте с кабелем или проводом, либо на самом изделии. Например, маркировка часто наносится на общую изоляцию кабеля и провода. Также технические данные электрических проводников указываются и в паспорте изделия.
Допустим, в наличии имеется кабель ВВГнг 3х2,5. Расшифровывается данная маркировка достаточно просто: кабель медный с ПВХ изоляцией, в ПВХ оболочке, не горючий, количество жил равно трём, сечение каждой жилы равно 2,5мм 2 . Если в начале маркировки будет стоять буква «А», т.е. тип кабеля будет АВВГ, то это значит, что жилы у кабеля алюминиевые.
По маркировке провода также можно узнать не только тип самого провода, но также количество и сечение токопроводящих жил. Например, провод ПВС 3х1,5. Расшифровка следующая: провод с ПВХ изоляцией и в ПВХ оболочке, соединительный. Количество жил также три, а сечение каждой жилы равно 1,5мм 2 .
Сечение проводника
У каждой жилы провода и кабеля своё сечение. Оно может быть как совсем малым (1мм 2 и менее), так и очень большим (95мм 2 и более). Сечение жилы влияет на способность длительно и кратковременно выдерживать электрический ток определённой величины. Чем больше сечение жилы, тем больший ток она способна выдержать в течение практически неограниченного времени.
Неправильно выбранное сечение при проектировании может в дальнейшем стать причиной перегрева проводника, повреждения (разрушения) его изоляции в процессе большого нагрева, вследствие чего может произойти короткое замыкание и, как следствие, возникновение возгорания и пожара.
Несоответствие сечения
Не всегда причиной перегрева кабеля или провода в процессе эксплуатации может быть неправильный расчёт сечения. Как часто бывает на практике, причина очень проста. Не все производители кабельно-проводниковой продукции добросовестно относятся к качеству выпускаемых изделий. Дело в том, что очень часто сечение выпускаемых кабелей и проводов фактически занижено, т.е. не соответствует заявленному значению.
Чтобы избежать покупки электрического кабеля или провода с заниженным сечением, необходимо сначала визуально оценить его фактическое сечение. Практически любой специалист в области электрики способен «на глаз» определить сечение проводника. Но когда этого недостаточно, то профессионал может самостоятельно рассчитать площадь поперечного сечения электрического проводника. Расчёт сечения производится по обычной математической формуле:
S = π*D 2 /4 – формула №1
S = π* R 2 – формула №2
где: π – математическая постоянная, которая всегда равна примерно 3,14;
R – радиус провода;
D – диаметр провода.
Радиус равен половине диаметра:
R = D/2 – формула №3
Расчёт фактического сечения электрического проводника
Зная формулу расчёта сечения проводника, можно рассчитать его фактическое значение и узнать, насколько занижена или завышена (что бывает редко) производителем заявленная величина сечения.
Однопроволочная (монолитная жила)
Для начала необходимо с жилы провода или с жилы электрического кабеля снять слой изоляции, чтобы оголить саму жилу. Затем штангенциркулем измеряется диаметр жилы. Т.к. жила монолитная, то замер будет всего лишь один. После замера диаметра жилы, необходимо подставить значение диаметра (радиуса) в одну из вышеуказанных формул.
Пример №1
Допустим, на кабеле или проводе заявленное сечение жилы 2,5мм 2 . При замере диаметр жилы оказался равен 1,7мм. Подставляя значение в формулу №1, получим:
S = 3,14*1,7 2 /4 = 2,26865 ≈ 2,3мм 2
Расчёт по формуле №1 показал, что сечение жилы от стандартного значения занижено на 0,2мм 2 .
Теперь рассчитаем фактическое значение сечения по формуле №2, но для начала определим по формуле №3 радиус:
R = 1,7/2 = 0,85мм
Подставляем значение радиуса в формулу №2 и получаем:
S = 3,14*0,85 2 = 2,26865 ≈ 2,3мм
Расчёт по второй формуле оказался аналогичным расчёту по первой. Т.е. сечение жилы кабеля оказалось заниженным на 0,2мм 2 .
Пример №2
Допустим, диаметр жилы при измерении штангенциркулем оказался равен 1,8мм. Подставляя данное значение в формулу №1, получаем:
S = 3,14*1,8 2 /4 = 2,5434 ≈ 2,5мм 2
Т.е. фактическое сечение составило 2,5мм 2 , что в принципе соответствует стандартной величине.
Многопроволочная жила
Если определять сечение многопроволочной жилы, то нельзя производить замер диаметра по методу монолитной жилы, т.к. расчёт будет с большой погрешностью. Для определения сечения многопроволочной жилы, необходимо произвести замер диаметра каждой отдельной проволоки в жиле.
Если общее сечение жилы достаточно велико, то замер каждой проволоки вполне возможен, т.к. диаметр реально замерить штангенциркулем. Но если многопроволочная жила имеет малое сечение, то определить диаметр каждой проволоки очень проблематично ввиду тонкости проводника.
Выбору площади поперечного сечения проводов (иначе говоря, толщины) уделяется большое внимание на практике и в теории.
В этой статье попробуем разобраться с понятием “площадь сечения” и проанализируем справочные данные.
Расчет сечения провода
Строго говоря, понятие “толщина” для провода используется в разговорной речи, а более научные термины – диаметр и площадь сечения. На практике толщину провода всегда характеризуют площадью сечения.
S = π (D/2) 2 , где
- S – площадь сечения провода, мм 2
- π – 3,14
- D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм. Его можно измерить, например, штангенциркулем.
Формулу площади сечения провода можно записать в более удобном виде: S = 0,8 D² .
Поправка. Откровенно говоря, 0,8 – округленный коэффициент. Более точная формула: π (1 /2) 2 = π / 4 = 0,785. Спасибо внимательным читателям;)
Рассмотрим только медный провод , поскольку в 90% в электропроводке и электромонтаже применяется именно он. Преимущества медных проводов перед алюминиевыми – удобство в монтаже, долговечность, меньшая толщина (при том же токе).
Но с ростом диаметра (площади сечения) высокая цена медного провода съедает все его преимущества, поэтому алюминий в основном применяют там, где ток превышает значение 50 Ампер. В данном случае используют кабель с алюминиевой жилой 10 мм 2 и толще.
Площадь сечения проводов измеряется в квадратных миллиметрах. Самые распространенные на практике (в бытовой электрике) площади сечения: 0,75, 1,5, 2,5, 4 мм 2
Есть и другая единица измерения площади сечения (толщины) провода, применяемая в основном в США, – система AWG . На Самэлектрике есть и перевод из AWG в мм 2 .
По поводу подбора проводов – я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного . Там самый большой выбор, какой я встречал. Ещё хорошо, что всё подробно описывается – состав, применения, и т.д.
Рекомендую почитать также мою статью там много теоретических выкладок и рассуждений о падении напряжения, сопротивлении проводов для разных сечений, и какое сечение выбрать оптимальнее для разных допустимых падений напряжения.
В таблице одножильный провод – означает, что рядом (на расстоянии менее 5 диаметров провода) не проходит больше никаких проводов. Двужильный провод – два провода рядом, как правило, в одной общей изоляции. Это более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток меньше. И чем больше проводов в кабеле или пучке, тем меньше должен быть максимальный ток для каждого проводника из-за возможного взаимного нагрева.
Эту таблицу я считаю не совсем удобной для практики. Ведь чаще всего исходный параметр – это мощность потребителя электроэнергии, а не ток, и исходя из этого нужно выбирать провод.
Как найти ток, зная мощность? Нужно мощность Р (Вт) поделить на напряжение (В), и получим ток (А):
Как найти мощность, зная ток? Нужно ток (А) умножить на напряжение (В), получим мощность (Вт):
Эти формулы – для случая активной нагрузки (потребители в жилах помещениях, типа лампочек и утюгов). Для реактивной нагрузки обычно используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (в промышленности, где работают мощные трансформаторы и электродвигатели).
Предлагаю вам вторую таблицу, в которой исходные параметры – потребляемый ток и мощность , а искомые величины – сечение провода и ток отключения защитного автоматического выключателя.
Выбор толщины провода и автоматического выключателя, исходя из потребляемой мощности и тока
Ниже – таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока. А в правом столбце – выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.
Таблица 2
| Макс. мощность,
кВт |
Макс. ток нагрузки,
А |
Сечение
провода, мм 2 |
Ток автомата,
А |
| 1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
| 3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
| 4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
| 5 | 22.7 | 4 | 25 |
| 6 | 27.3 | 4 | 32 |
| 7 | 31.8 | 4 | 32 |
| 8 | 36.4 | 6 | 40 |
| 9 | 40.9 | 6 | 50 |
| 10 | 45.5 | 10 | 50 |
| 11 | 50.0 | 10 | 50 |
| 12 | 54.5 | 16 | 63 |
| 13 | 59.1 | 16 | 63 |
| 14 | 63.6 | 16 | 80 |
| 15 | 68.2 | 25 | 80 |
| 16 | 72.7 | 25 | 80 |
| 17 | 77.3 | 25 | 80 |
Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата – поменьше.
Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току , либо сечение провода по мощности .
А также – выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.
В этой таблице данные приведены для следующего случая.
- Одна фаза, напряжение 220 В
- Температура окружающей среды +30 0 С
- Прокладка в воздухе или коробе (в закрытом пространстве)
- Провод трехжильный, в общей изоляции (кабель)
- Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
- Достижение потребителем максимальной мощности – крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.
Если температура окружающей среды будет на 20 0 С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.
Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например
- возможное в будущем увеличение нагрузки
- большие пусковые токи
- большие перепады температур (электрический провод на солнце)
- пожароопасные помещения
нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору – обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.
Толщину провода можно узнать не только из справочных данных. Существует эмпирическое (полученное опытным путем) правило:
Правило выбора площади сечения провода для максимального тока
Подобрать нужную площадь сечения медного провода исходя из максимального тока можно, используя такое простое правило:
Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.
Это правило дается без запаса, впритык, поэтому полученный результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, ток 32 Ампер. Нужен провод сечением 32/10 = 3,2 мм 2 . Выбираем ближайший (естественно, в бОльшую сторону) – 4 мм 2 . Как видно, это правило вполне укладывается в табличные данные.
Важное замечание. Это правило работает хорошо для токов до 40 Ампер . Если токи больше (это уже за пределами обычной квартиры или дома, такие токи на вводе) – надо выбирать провод с ещё большим запасом – делить не на 10, а на 8 (до 80 А)
То же правило можно озвучить для поиска максимального тока через медный провод при известной его площади:
Максимальный ток равен площади сечения умножить на 10.
И в заключение – опять про старый добрый алюминиевый провод.
Алюминий пропускает ток хуже, чем медь. Этого знать достаточно, но вот немного цифр. Для алюминия (того же сечения, что и медный провод) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди всего на 20%. При токах до 80 А алюминий пропускает ток хуже на 30%.
Для алюминия эмпирическое правило будет таким:
Максимальный ток алюминиевого провода равен площади сечения умножить на 6.
Считаю, что знаний, приведенных в данной статье, вполне достаточно, чтобы выбрать провод по соотношениям “цена/толщина”, “толщина/рабочая температура” и “толщина/максимальный ток и мощность”.
Вот в принципе и всё что хотел рассказать про площадь сечения проводов . Если что-то не понятно или есть что добавить – спрашивайте и пишите в комментариях. Если интересно, что я буду публиковать на блоге СамЭлектрик дальше – подписывайтесь на получение новых статей .
Таблица выбора защитного автомата для разного сечения проводов
Как видно, немцы перестраховываются, и предусматривают больший запас по сравнению с нами.
Хотя, возможно, это от того, что таблица взята из инструкции из “стратегического” промышленного оборудования.
По поводу подбора проводов - я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного . Там самый большой выбор какой я встречал. Ещё хорошо, что все подробно описывается - состав, применения, и т.д.
Хорошая советская книга на тему статьи:
/ Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В., zip, 1.57 MB, скачан:92 раз./
Когда электрический ток протекает по кабелю, часть энергии теряется. Она уходит на нагрев проводников из-за их сопротивления, с уменьшением которого возрастает величина передаваемой мощности и допустимый ток для медных проводов. Наиболее приемлемым проводником на практике является медь, которая имеет небольшое электрическое сопротивление, устраивает потребителей по стоимости и выпускается в широком ассортименте.
Следующим металлом с хорошей проводимостью является алюминий. Он дешевле меди, но более ломкий и деформируется в местах соединений. Прежде внутридомовые отечественные сети были проложены алюминиевыми проводами. Их прятали под штукатурку и надолго забывали об электропроводке. Электроэнергия преимущественно уходила на освещение, и провода легко выдерживали нагрузку.
С развитием техники появилось множество электроприборов, которые стали незаменимы в быту и потребовали большего количества электричества. Потребляемая мощность возросла и проводка перестала с ней справляться. Теперь стало немыслимо делать электроснабжение квартиры или дома без расчета электропроводки по мощности. Провода и кабели выбираются так, чтобы не было лишних затрат, а они полностью справлялись со всеми нагрузками в доме.
Причина нагрева электропроводки
Проходящий электрический ток вызывает нагрев проводника. При повышенной температуре металл быстро окисляется, а изоляция начинает плавиться при температуре от 65 0 С. Чем чаще она нагревается, тем быстрее выходит из строя. По этой причине провода выбирают по допустимому току, при котором не происходит их перегрев.
Площадь сечения проводки
По форме провод выполняется в виде круга, квадрата, прямоугольника или треугольника. У квартирной проводки сечение преимущественно круглое. Шина медная устанавливается обычно в распределительном шкафу и бывает прямоугольной или квадратной.
Площади поперечных сечений жил определяются по основным размерам, замеряемым штангенциркулем:
- круг - S = πd 2 / 4;
- квадрат - S = a 2 ;
- прямоугольник - S = a * b;
- треугольник - πr 2 / 3.
В расчетах приняты следующие обозначения:
- r - радиус;
- d - диаметр;
- b, a - ширина и длина сечения;
- π = 3,14.
Расчет мощности в проводке
Мощность, выделяющаяся в жилах кабеля при его эксплуатации, определяется по формуле: P = I n 2 Rn,
где I n - нагрузочный ток, А; R - сопротивление, Ом; n - количество проводников.
Формула подходит при расчете одной нагрузки. Если к кабелю их подключено несколько, количество тепла рассчитывается отдельно для каждого потребителя энергии, а затем результаты суммируются.
Допустимый ток для медных многожильных проводов также рассчитывается через поперечное сечение. Для этого необходимо распушить конец, замерить диаметр одной из проволочек, посчитать площадь и умножить на их количество в проводе.
для разных условий эксплуатации
Сечения проводов удобно измерять в квадратных миллиметрах. Если грубо оценивать допустимый ток, мм2 медного провода пропускает через себя 10 А, при этом не перегреваясь.
В кабеле соседние провода греют друг друга, поэтому для него надо выбирать толщину жилы по таблицам или с поправкой. Кроме того, размеры берут с небольшим запасом в сторону увеличения, а после выбирают из стандартного ряда.
Проводка может быть открытой и скрытой. В первом варианте она прокладывается снаружи по поверхностям, в трубах или в кабель-каналах. Скрытая проходит под штукатуркой, в каналах или трубах внутри конструкций. Здесь условия работы более жесткие, поскольку в закрытых пространствах без доступа воздуха кабель нагревается сильней.
Для разных условий эксплуатации вводятся коэффициенты поправки, на которые следует умножать расчетный длительно допустимый ток в зависимости от следующих факторов:
- одножильный кабель в трубе длиной более 10 м: I = I n х 0,94;
- три в одной трубе: I = I n х 0,9;
- прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = I n х 1,3;
- четырехжильный кабель равного сечения: I = I n х 0,93.
Пример
При нагрузке в 5 кВт и напряжении 220 В сила тока через медный провод составит 5 х 1000 / 220 = 22,7 А. Его сечение составит 22,7 / 10 = 2,27 мм 2 . Этот размер обеспечит допустимый ток для медных проводов по нагреву. Поэтому здесь следует взять небольшой запас 15 %. В результате сечение составит S = 2,27 + 2,27 х 15 / 100 = 2,61 мм 2 . Теперь к этому размеру следует подобрать стандартное сечение провода, которое составит 3 мм.
Рассеивание тепла при работе кабеля
Проводник не может разогреваться от проходящего тока бесконечно долго. Одновременно он отдает тепло окружающей среде, количество которого зависит от разности температуры между ними. В определенный момент наступает равновесное состояние и температура проводника устанавливается постоянной.
Важно! При правильно подобранной проводке потери на нагрев снижаются. Следует помнить, что за нерациональный (когда провода перегреваются) также приходится платить. С одной стороны плата взимается за лишний расход по счетчику, а с другой - за замену кабеля.
Выбор сечения провода
Для типовой квартиры электрики особенно не задумываются о том, какие сечения проводки выбрать. В большинстве случаев используют такие:
- вводной кабель - 4-6 мм 2 ;
- розетки - 2,5 мм 2 ;
- основное освещение - 1,5 мм 2 .
Подобная система вполне справляется с нагрузками, если нет мощных электроприборов, к которым порой надо вести отдельное питание.
Отлично подходит для того, найти допустимый ток медного провода, таблица из справочника. В ней также приведены данные расчета при использовании алюминия.
Основой для выбора проводки является мощность потребителей. Если суммарная мощность в линиях от главного ввода P = 7,4 кВт при U = 220 В, допустимый ток для медных проводов составит по таблице 34 А, а сечение - 6 мм 2 (закрытая прокладка).
Кратковременные режимы работы
Максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов при режимах работы с длительностью циклов до 10 мин и рабочими периодами между ними не более 4 мин приводится к длительному режиму работы, если сечение не превышает 6 мм 2 . При сечении выше 6 мм 2: I доп = I n ∙0,875/√Т п.в. ,
где Т п.в - отношение длительности рабочего периода к продолжительности цикла.
Отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях определяется техническими характеристиками применяемых защитных автоматов. Ниже приведена схема небольшого щита управления квартиры. Питание от счетчика поступает на вводной автомат DP MCB мощностью 63 А, который защищает проводку до автоматов отдельных линий мощностью 10 А, 16 А и 20 А.
Важно! Пороги срабатывания автоматов должны быть меньше максимально допустимого тока проводки и выше нагрузочного тока. В таком случае каждая линия будет надежно защищена.
Как правильно выбрать вводной провод в квартиру?
Величина номинального тока на кабеле ввода в квартиру зависит от того, сколько подключено потребителей. В таблице приведены необходимые приборы и их мощность.
Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:
I = P∙K и /(U∙cos φ), где K и = 0,75 - коэффициент одновременности.
Для большинства электроприборов, являющихся активной нагрузкой, коэффициент мощности cos φ = 1. У люминесцентных ламп, электродвигателей пылесоса, стиральной машины и др. он меньше 1 и его необходимо учитывать.
Длительно допустимый ток для приборов, приведенных в таблице, составит I = 41 - 81 А. Величина получается довольно внушительной. Всегда следует хорошенько подумать, когда приобретаешь новый электроприбор, потянет ли его квартирная сеть. По таблице для открытой проводки сечение входного провода составит 4-10 мм 2 . Здесь еще надо учитывать, как квартирная нагрузка повлияет на общедомовую. Возможно, что ЖЭК не позволит подключить столько электроприборов к стояку подъезда, где через распределительные шкафы под каждую фазу и нейтраль проходит шина (медная или алюминиевая). Их просто не потянет электросчетчик, который обычно устанавливается в щите на лестничной площадке. Кроме того, плата за перерасход нормы электроэнергии вырастет до внушительных размеров из-за повышающих коэффициентов.
Если проводку делать для частного дома, то здесь надо учитывать мощность отводящего провода от главной сети. Обычно используемого СИП-4 сечением 12 мм 2 может и не хватить для большой нагрузки.
Выбор проводки для отдельных групп потребителей
После того как выбран кабель для подключения к сети и для него подобран защищающий от перегрузок и коротких замыканий автомат ввода, необходимо подобрать провода для каждой группы потребителей.
Нагрузка разделяется на осветительную и силовую. Самым мощным потребителем в доме является кухня, где устанавливаются электроплита, стиральная и посудомоечная машины, холодильник, микроволновка и другие электроприборы.
Для каждой розетки выбираются провода на 2,5 мм 2 . По таблице для скрытой проводки он пропустит 21 А. Схема снабжения обычно радиальная - от Поэтому к коробке должны подходить провода на 4 мм 2 . Если розетки соединены шлейфом, следует учитывать, что сечению 2,5 мм 2 соответствует мощность 4,6 кВт. Поэтому суммарная нагрузка на них не должна ее превышать. Здесь есть один недостаток: при выходе из строя одной розетки, остальные также могут оказаться неработоспособными.
На бойлер, электроплиту, кондиционер и другие мощные нагрузки целесообразно подключать отдельный провод с автоматом. В ванную комнату также делается отдельный ввод с автоматом и УЗО.
На освещение идет провод на 1,5 мм 2 . Сейчас многие применяют основное и дополнительное освещение, где может потребоваться большее сечение.
Как рассчитать трехфазную проводку?
На расчет допустимого влияет тип сети. Если мощность потребления одинакова, допустимые токовые нагрузки на жилы кабеля для будут меньше, чем для однофазной.
Для питания трехжильного кабеля при U = 380 В применяется формула:
I = P/(√3∙U∙cos φ).
Коэффициент мощности можно найти в характеристиках электроприборов или он равен 1, если нагрузка активная. Максимально допустимый ток для медных проводов, а также алюминиевых при трехфазном напряжении указывается в таблицах.
Заключение
Для предупреждения перегрева проводников при длительной нагрузке следует правильно рассчитать поперечное сечение жил, от которого зависит допустимый ток для медных проводов. Если мощности проводника будет недостаточно, кабель преждевременно выйдет из строя.
Сечение электропроводки зависит от материала и нагрузки. Алюминий сейчас используется редко. Остаются только медь и композитный материал – алюмомедь, из которых производят электрическую проволоку. Величина сечения не всегда известна по следующим причинам: отсутствуют маркировки, не соответствует диаметр жилы указанному в сопроводительных документах.
Какие бывают виды кабелей и проводов
Провод и кабель
Для обозначения проводника часто применяют 2 понятия: провод и кабель. Их часто путают, хотя им присущи некоторые различия.
Провод представляет собой один проводник и делится на 2 группы: сплошной провод в изоляции или без нее, сплетенный из тонких проволочек гибкий провод.
Кабель состоит из группы жил, заключенных в отдельные и общую изоляции. Жилы могут быть сплошными (ВВГ, ВВГнг, NYM) или сплетенными (ПВС).
Материалы проводников
Количество передаваемой энергии зависит, прежде всего, от материала проводника. Им может быть один из следующих цветных металлов:
- Медь – малое электрическое сопротивление; высокая прочность и эластичность; легко сваривается и паяется; малое переходное сопротивление на контактах; высокая стоимость.
- Алюминий – легкий и дешевый материал; электропроводность в 1,7 раза ниже, чем у меди; легко деформируется; высокое переходное сопротивление окисленных поверхностей; сварка возможна в среде инертного газа, а для пайки требуются специальные припои и флюсы.
- Алюмомедь – композит с алюминиевой основой и медным покрытием; проводимость немного ниже, чем у меди; кабель и провод имеют меньший вес; недорогой материал.
Способы определения площади сечения проводов и жил мало чем отличаются. Прежде всего, нужно измерить диаметр проводников. Им обеспечивается надежная изоляция, которую необходимо удалить. Для этого есть 3 способа.
Приборы для измерений
В качестве приборов применяются микрометр и штангенциркуль. Обычно используют механические устройства, хотя есть и электронные с цифровым дисплеем. Один из этих приборов всегда найдется среди инструментов домашнего хозяина.
Чаще всего применяется штангенциркуль, подходящий для измерения провода в действующей сети, например, в щитке или розетке. Площадь сечения проводника находится так:
S Кр = 3.14D 2 /4,
где D – диаметр провода.
Замер диаметра делают не менее трех раз, при повороте кабеля на 120 0 . За результат принимается средняя величина.
Измерение диаметра провода штангенциркулем
При отсутствии приборов диаметр провода определяют с помощью линейки. Для этого у жилы очищают изоляцию и накручивают плотными витками вокруг карандаша (не менее 15 витков). Затем измеряют длину намотки и делят ее на количество витков. Витки должны быть ровно уложены и прилегать друг к другу без зазоров.
Измерение диаметра провода с помощью линейки
Делают несколько измерений с разных сторон. Тогда результат получится точней. Жилы большой толщины навить на карандаш не получится, а в магазине проверку можно произвести только после покупки продукции. Величину сечения можно определить по формуле или прибегнуть к таблице.
- Алюминий легко отличить от меди, которая имеет характерный насыщенный цвет. Вместо нее может быть сплав металлов, что легко определить по внешнему виду.
- При возникновении сомнений в материале и сроке давности проводника берется большее сечение. Правильность выбора после проверяется по нагреву провода при номинальной нагрузке. Если он не нагревается, значит, расчет верный.
- Кабель имеет в своем составе несколько жил. Для подбора необходимого сечения определяют диаметр индивидуально для каждой из них, а после объединяют между собой необходимое количество, чтобы получить нужную площадь:
S общ = S 1 + S 2 +…+S n ,
S общ – общее поперечное сечение,
S 1 , S 1 , S n – поперечные сечения отдельных проводников.
Многожильный провод
Кабель ПВС для подключения электроинструмента и электроприборов производится гибким, так как все жилы являются многопроволочными. Измерение диаметра жгута одновременно даст неправильный результат, поскольку внутри есть воздушные зазоры. Правильный принцип расчета тот же, что и для кабеля. Жилу следует распушить, пересчитать, сколько в ней проволочек, а затем измерить диаметр одной из них. Зная их общее количество в жиле, можно рассчитать общее сечение по предыдущей формуле. Только замеры лучше производить микрометром. Им удобней пользоваться, так как штангенциркуль легко продавливает тонкие проволочки.
Cегментный кабель
Кабель сечением до 10 мм 2 всегда выполняется круглым. Им всегда можно обеспечить бытовые нужды квартиры или частного дома. При большем сечении кабеля жилы ввода от наружной электросети делаются сегментными, которые сложно рассчитать. Удобно определять площадь сечения, когда есть готовая таблица расчета.
Для этого надо сначала измерить высоту и ширину сегмента.
Таблица расчета площади сегмента жилы кабеля
| Кабель | Площадь сечения сегмента, мм2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | ||
| Трехжильные секторные однопроволочные, 6(10) кВ | в | 5.5 | 6.4 | 7.6 | 9 | 10.1 | 11.3 | 12.5 | 14.4 |
| ш | 9.2 | 10.5 | 12.5 | 15 | 16.6 | 18.4 | 20.7 | 23.8 | |
| Трехжильные секторные многопроволочные, 6(10) кВ | в | 6 | 7 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13.2 | 15.2 |
| ш | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | |
| Четырехжильные секторные однопроволочные, до 1 кВ | в | - | 7 | 8.2 | 9.6 | 10.8 | 12 | 13.2 | - |
| ш | - | 10 | 12 | 14.1 | 16 | 18 | 18 | - | |
Расчет сечения жил
По мощности
Метод расчета является предпочтительным, так как в документации к приборам и на бирках к ним указывается количество средней и максимальной потребляемой мощности. Для проводки важно знать предельно допустимое значение. Стиральная машина может потреблять от десятков ватт при полоскании до 2,5 кВт в процессе нагрева. Кроме того, на одной жиле может быть несколько потребителей. Общую мощность определяют путем суммирования всех максимальных значений.
Средняя величина нагрузки в квартире не превышает 7,5 кВт для однофазной сети, где напряжение составляет 220 В. Сюда входят все электрические приборы и освещение. Им подбирается ближайший размер сечения кабеля в сторону увеличения мощности. Для медной жилы сечением 4 мм 2 соответствует 8,3 кВт. У алюминиевой жилы площадь составит 6 мм 2 на 7,9 кВт.
Выбирая сечение каждого проводника, следует учитывать возможное увеличение нагрузки в будущем. Поэтому обычно берут следующую по величине площадь в сторону увеличения.
В частных домах применяется трехфазное электроснабжение на 380 В, а большая часть электроприборов на это не рассчитана. Создать им напряжение 220 В можно подключением через нулевой провод с равномерным распределением нагрузки на все фазы. Трехфазная техника также учитывается. Это могут быть станки, насосы, котлы отопления.
Таблица соответствия сечения кабеля току и мощности
| Сечение токо- проводящих жил, мм | Медные жилы проводов и кабелей | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 50 | 11 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 90 | 19,8 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 140 | 30,8 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
По току
Иногда мощность прибора не известна по следующим причинам: в характеристике нет значения мощности, а номинальный ток указан, отсутствует бирка и описание.
Поскольку ток с напряжением известны, мощность можно рассчитать следующим образом:
P = UI∙cos φ,
I – сила тока, А;
U – приложенное напряжение, В.
Если не известна величина тока, ее можно измерить, включив прибор в другом месте. Когда определена потребляемая мощность по формуле, таблица дает возможность сразу узнать требуемый размер кабеля. Приведенная таблица также показывает зависимость сечения проводника от величины тока.
По нагрузке
Расчет кабеля по токовой нагрузке необходим для защиты от перегрева. Если ток слишком большой для сечения кабеля, происходит перегрев, оплавление и разрушение изоляции.
Под предельно допустимой длительной нагрузкой подразумевается значение тока, который можно пропускать по кабелю в условиях прокладки достаточно долго без перегрева. При расчете суммируются все мощности приборов, подключенных на определенные жилы. Затем делается расчет по нагрузке для бытовых сетей:
I = P ∑ ∙K и /U – однофазная;
I = P ∑ ∙K и /(√3∙U) – трехфазная;
P ∑ – общая мощность потребителей;
По длине
Обычно требуется рассчитывать удлинители на большие расстояния. В условиях квартиры это не требуется, поскольку длина линий небольшая. Но везде необходимо оставлять запас, особенно для щитков, где подключается защита и нужна аккуратная укладка провода.
Кабель прокладывается следующим образом:
- Отмечаются места расположения подключений: розеток, автоматов, распределительных коробок, выключателей.
- Измеряются расстояния с помощью рулетки или специального ручного измерителя длины. Им удобней пользоваться, а результат получается более точный. После с запасом отрезается провод.
- Укладка и крепление провода производится с соблюдением требований .
Измеритель длины кабеля
Любой проводник имеет электрическое сопротивление, на которое влияют факторы:
- выбор материала;
- сечение;
- длина.
Если величина падения напряжения превышает 5 %, то принимают меры по его снижению. Если выбрать проводник большего сечения, можно уменьшить сопротивление участка, определяемое из формулы:
p – удельное сопротивление (Ом·мм 2 /м);
R – общее сопротивление участка провода (Ом);
S – площадь сечения (мм 2);
L – длина участка провода (м).
При расчете следует учитывать, что ток идет по одной жиле, а возврат происходит по другой. Поэтому длину L удваивают. Несмотря на то, что сопротивление провода получается небольшим, им создается существенное падение напряжения. Если R = 0,5 Ом, то при силе тока в 20 А падение составит:
∆U = I·R = 20·0,5 = 10 В.
В процентном отношении это будет 10/220·100 = 4,5 %. Значение потерь получается близким к предельно допустимому.
В помещении необходимо учитывать различие между силовой и осветительной нагрузками. Для ламп можно брать сечение провода из меди на 1,5 мм 2 , а с розетками нужно быть осторожнее. Они наиболее нагружены на кухне и в ванной комнате, где постоянно включают микроволновку, электрическую плиту, стиральную машину, посудомойку, электроприборы. Нагрузку стараются распределить равномерно по розеточным группам, а провод подбирается сечением 4 мм 2 и даже больше. Под величину тока устанавливают соответствующие розетки и выключатели.
Сечение провода. Видео
Представленное ниже видео расскажет, как подобрать сечение провода наиболее оптимальным для каждой конкретной ситуации.
Расчет кабеля по длине и в поперечном сечении – важный процесс, не допускающий просчетов. Учитывать необходимо наибольшее количество факторов, доверяя только собственным расчетам. Они должны совпадать с тем, что показывает таблица справочника. Особые требования нужно выставлять качеству материалов проводки и характеристики подключаемых потребителей.
Очень часто перед покупкой провода возникает необходимость самостоятельно определить его сечение, чтобы не стать жертвой обмана. Помимо этого, измерять диаметр жил приходиться при добавлении новой электрической точки, если на старой проводке отсутствует буквенная маркировка. Далее мы расскажем Вам, как правильно произвести измерения и какие методики определения для этого можно использовать.
Важный момент заключается в том, что даже если Вы правильно осуществите все вычисления и выберите подходящее изделие, такая неприятность, как авария, все равно может возникнуть. Это связано с тем, что не всегда сечение жил, которое указано на , соответствует действительным значениям. В этом вина только завода-изготовителя, ведь, бесспорно характеристики не совпадают из-за каких-либо экономических «трюков» в компании. Иногда на прилавках вообще без маркировки, что также пускает под сомнение их качество.
Вы спросите: «Зачем компании портить свою репутацию?», на что можно сразу же найти несколько логических ответов:
- Завод решил сэкономить на качестве товара. К примеру, если сделать 2,5-милимметровую жилу тоньше на 0,2 мм.кв., можно выиграть несколько килограммов металла на 1 погонном километре. При массовом производстве экономия имеет приличные цифры.
- В борьбе за «место под солнцем» компании по изготовлению электропроводки пытаются переманить к себе потребителя, сделав цену ниже, чем у конкурентов. Соответственно низкая цена устанавливается за счет незначительного сокращения диаметра (на глаз не заметно).
Как вы видите, и тот и другой ответ вполне разумный, поэтому лучше себя предостеречь и сделать несколько простых вычислений, о которых мы и поговорим далее.
Способы определения
Существует несколько способов определения сечения кабеля. Все они сводятся к тому, чтобы сначала вычислить диаметр жилы, после чего с помощью небольших расчетов узнать окончательное значение.
Способ №1 – Приборы в помощь!
На сегодняшний день существуют инженерные приборы, с помощью которых можно запросто определить диаметр жилы провода либо кабеля. К таким приборам относятся штангенциркуль и микрометр (увеличьте фото нажатием, чтобы просмотреть все инструменты).
Данный способ определения наиболее точный, но «обратная сторона медали» заключается в стоимости самого штангенциркуля/микрометра. Цена, конечно, не космическая, но для единоразового использования нет смысла приобретать данный инструмент.
Чаще всего такой вариант выбирают профессиональные электрики, чья жизнь непосредственно связана с . Имея штангенциркуль можно точнее всего определить сечение провода своими силами. Преимущество данной методики заключается в том, что замерить диаметр жил можно даже на участке работающей линии (к примеру в розетке).
После измерения необходимо воспользоваться следующей формулой:
Не забываем, что число «Пи» составляет 3,14. Для максимального упрощения формулы можно 3,14 разделить на 4, после чего вычисления сведутся к умножению 0,785 на диаметр в квадрате!
Способ №2 – Использование линейки
Если Вы не желаете тратить деньги (а правильно и делаете!), то рекомендуем использовать простой «дедовский» способ для того чтобы определить сечение провода по его диаметру. Если имеются проволока, простой карандаш и линейка, найти ответ можно за считанные минуты. Все что Вам нужно — зачистить жилу от изоляции, после чего плотно накрутить ее на карандаш (как показано на картинке) и линейкой измерить общую длину намотки.
Суть способа заключается в том, что необходимо измерить общую длину намотанного проводника и разделить ее на количество жил. Значение, которое получиться – диаметр, который Вам нужно определить.
Несмотря на свою простоту, вычисления имеют свою особенность:
- чем больше жил будет намотано на карандаш, тем точнее выйдет результат, минимальное количество витков – 15;
- витки обязательно должны быть вплотную прижаты друг к другу, чтобы не было свободного пространства, которое значительно увеличит погрешность;
- определение необходимо осуществлять несколько раз (меняя начальную сторону замера, переворачивая линейку и т.д.). Опять-таки, чем больше вычислений – тем меньше погрешность.
Обращаем Ваше внимание на существенные недостатки данного способа. Во-первых, для измерения подойдут только тонкие проводники (из соображений того, что толстый кабель будет сложно накручивать). Во-вторых, в магазине перед покупкой для такой методики необходимо отдельно приобрести небольшой кусочек изделия.
После всех измерений необходимо воспользоваться все той же формулой, которую мы указали выше. На видео демонстрируется пример определения сечения проводника с помощью линейки:
Применение линейки и формул
Способ №3 – Использование таблиц
Вместо того, чтобы определять сечение кабеля по формуле, можно просто использовать готовые таблицы, которые сократят Ваше время и сделают результат наиболее точным.
Таблица довольно простая: в одной колонке указаны диаметры жил, во второй – их поперечные сечения в квадратах.
Мы предоставили существующие методы, но это еще далеко не все.
- Помимо сечения изделия обращайте внимание на металл жилы. Медная либо алюминиевая жила должна иметь характерный насыщенный цвет. Если цвет сомнительный, то, скорее всего это сплав металлов, который позволяет сэкономить заводу-изготовителю свои средства. Такой сплав крайне опасен для , т.к. его токопроводимость и номинальные нагрузки в разы меньше, чем у оригинального изделия.
- Сечение нужно определять только по жиле. Даже если с виду изделие нормальной толщины, возможен такой вариант, что уменьшенные размеры жилы были компенсированны повышенным слоем изоляции.
- Если Вы сомневаетесь в размере проводника, приобретите провод большего сечения. Запас мощности точно не повредит Вашей электропроводке!
- Если Вы имеете дело с кабелем, расчет будет немного изменен (из-за того что кабель может состоять из n-го количества проводов). Чтобы правильно осуществить вычисления, Вам необходимо сначала определить диаметр каждого отдельного провода, после чего суммировать все значения и выбрать изделия согласно итоговому числу.
