При выборе кабеля для дома или квартиры для подключения электрического прибора, необходимо рассчитать сечение проводника, который будет использоваться при подключении.
Для определения количества нагрузки и потребляемого электричества, необходимо провести соответствующие расчеты, для выбора правильного кабеля.
В статье расскажем о том, как произвести определить сечение провода по току и мощности и что для этого потребуется.
Сечение кабеля
Для начала определим, что сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы.
Если в круглой жиле только одна проволока, то площадь сечения определяется также, как площадь круга.
Если в жиле несколько проволочек, то сечением считается сумма всех сечений проволок, находящихся в этом срезе.
В России официальным документом, регламентирующим стандарты сечений по госту, является «Правила устройства электроустановок» или ПУЭ. А значение сечения указывается в таблицах, которые называются «Допустимые токовые нагрузки на кабель».
Подбирается сечение исходя из критериев:
- сила тока;
- мощность;
- тип материала;
- количество подводимых фаз.
Провода с большим сечением безопасны, поскольку выдерживают большие нагрузки, но по своей стоимости иногда несут неоправданные затраты. Правильно будет проводить электросеть в доме из расчета планируемого подключения приборов и техники, выбрав для этого оптимальное сечение.
Расчет допустимой силы тока по нагреву жил
Если выбран проводник подходящего сечения, это исключит падение напряжения и перегревы линии. Таким образом, от сечения зависит то, насколько оптимальным и экономичным будет режим работы электрической сети. Казалось бы, можно просто взять и установить кабель огромного сечения. Но стоимость медных проводников пропорциональна их сечению, и разница при монтаже электропроводки уже в одной комнате может насчитывать несколько тысяч рублей
Поэтому важно уметь правильно рассчитывать сечение кабеля: с одной стороны, вы гарантируете безопасность эксплуатации сети, с другой стороны, не потратите лишних средств на приобретение чересчур «толстого» проводника
Для выбора сечения провода нужно учитывать два важных критерия — допустимые нагрев и потерю напряжения. Получив два значения площади сечения проводника при использовании разных формул, выбирайте большую величину, округлив ее до стандартной. Особенно чувствительны к потере напряжения воздушные линии электропередач
В то же время для подземных линий и кабеля, помещенного в гофрированные трубы, важно учитывать допустимый нагрев. Таким образом, сечением должно определяться в зависимости от разновидности проводки
Допустимые температуры нагрева токопроводящих жил кабелей
Iд — допустимая нагрузка на кабель (ток по нагреву). Эта величина соответствует току, в течение долгого времени протекающего по проводнику. В процессе этого появляется установленные, длительно допустимая температура (Tд). Расчетная сила тока (Iр) должна соответствовать допустимой (Iд), и для ее определения нужно воспользоваться формулой:
Iр=(1000*Pн*kз)/√(3*Uн*hд*cos j),
где:
- Pн — номинальная мощность, кВт;
- Kз — коэффициент загрузки (0,85-0,9);
- Uн — номинальное напряжение оборудования;
- hд — КПД оборудования;
- cos j — коэффициент мощности оборудования (0,85-0,92).
Даже если брать во внимание одинаковые токовые величины, тепловая отдача будет разной в зависимости от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем эффективнее теплоотдача
Поправочные коэффициенты кабеля в зависимости от температуры окружающей среды
Температура отличается в зависимости от региона и времени года, поэтому в ПУЭ можно найти таблицы для конкретных значений. Если температура существенно отличается от расчетной, придется использовать коэффициенты поправки. Базовое значение температуры в помещении или снаружи составляет 25 градусов Цельсия. Если кабель прокладывается под землей, то температура изменяется на 15 градусов Цельсия. Однако именно под землей она остается постоянной.
Расчет сечения провода
Если нет возможности воспользоваться таблицей, определить сечение можно с помощью формулы и штангенциркуля. Формула выглядит следующим образом: S=0,785*D², в которой D — это диаметр измеряемой жилы.
В том случае, если проводов больше, чем один, тогда придется подсчитать количество проводов в одной жиле, затем измерить диаметр одного, вычислить по формуле и умножить на количество проводов в жиле. Полученный показатель и будет сечением жилы.
Соотношение тока и сечения
Соотношение сечения и тока является основным критерием при подборе электрических проводов. Ведь чем больше площадь и сила тока проходит через шнур, тем большую нагрузку он сможет выдержать.
Для определения нагрузки необходимо подсчитать сколько электроприборов и какой мощности будут подключены к каждому шлейфу.
Узнать потребляемую мощность прибора можно из паспорта или из информации на бирке.
Например, чайник потребляет 1,5 кВт, а холодильник всего 0,8 кВт.
Введение
Кабелем называют провод, покрытый изоляцией, который служит для передачи электроэнергии от источника к потребителю. Сегодняшний рынок готов предложить покупателям множество видов подобных проводов: алюминиевых, медных, одножильных, многожильных, с одинарной и двойной изоляцией, с сечением от 0,35 мм2 до 25 мм2 и более. Но чаще всего для подключения бытовых потребителей применяют кабеля толщиной от 0,5 до 6 “квадрат” – этого вполне достаточно для питания любой техники.
Классический кабель для проводки в квартире
Почему необходимо подбирать изолированные проводники, а не покупать первый попавшийся? Все дело в том, что от толщины проводника зависит сила тока, которую он может выдержать. К примеру, допустимый ток для медных проводов толщиной 1 мм составляет до 8 Ампер, алюминиевого – до 6 ампер.
Почему бы просто не купить провод максимальной толщины? Потому что чем толще, тем дороже. К тому же толстый кабель нужно где-то прятать, вырезать под него штробу в потолке и стенах, делать отверстия в перегородках. Одним словом, нет никакого смысла переплачивать, ведь вы не будете ездить за хлебом на КАМАЗе.
Если вы выберете провод меньшего диаметра, то он просто не выдерживает силу тока, проходящую через него, и начнет греться. Это приводит к плавлению изоляции, короткому замыканию и возгоранию. Поэтому никогда не следует торопиться, выбирая качественный кабель для подключения любых приборов – сначала подумайте, что именно будет работать на новой линии, а затем уже выбирайте толщину и тип кабеля.
Чем отличается кабель от провода
Чаще всего, понятия кабель и провод используются как синонимы. И простой человек, употребляя эти слова подразумевает под ними одно и то же. Однако если углубиться в эту тему, можно выделить, что это разные вещи.
К примеру, провод это одна токопроводящая жила, заключенная в оболочку, а кабель это совокупность нескольких изолированных проводов, объединенных в одно целое.
Поэтому при расчете необходимо брать сечение именно провода, а не всего кабеля.
Выбор кабеля
Для начала следует решить для чего вам нужен провод, а далее определить провод из какого материала наиболее подходит для помещения, и какой конкретно нужен: многожильный или одножильный.
У каждого из них есть, как достоинства, так и недостатки.
Одножильный или многожильный
При монтаже проводки обычно применяют провода марки ПВC, ВВГнг, ППВ.
Кроме того, если на провод не будет никаких воздействий и он будет находиться в неподвижном состоянии, лучше выбирать многожильный провод.
Многожильные провода благодаря большому количество проводников будут окисляться намного больше, а значит, это губительно для помещений с перепадом температур или повышенной влажностью. Но стоит отметить, что многожильный провод является более гибким.
Медь или алюминий
В настоящее время применяют только медную проводку, особенно в жилых домах. Несмотря на то, что раньше использовался алюминий в целях экономии, то сейчас используется медь в силу ее качества.
Алюминий хрупкий, а также его очень трудно сварить или припаять.
По проводимой мощности медный провод тоже выигрывает, разница в проводимом токе отличается больше, чем на 1 кВт. Преимущество медного провода по мощности значительное.
Видео по теме: Выбор сечения кабеля
Материалы для изготовления проводов
Как правило, монтаж электропроводки в частном доме или квартире делают с использованием трехжильных проводов. Причем у каждой жилы — отдельная изоляция, все они имеют различную расцветку – коричневый, синий, желто-зеленый (стандарт). Жила – это именно та часть провода, по которой протекает ток. Она может быть как однопроволочной, так и многопроволочной. В некоторых марках провода используется хлопчатобумажная оплетка поверх жил. Материалы для изготовления жил проводов:
- Сталь.
- Медь.
- Алюминий.
Иногда можно встретить комбинированные, например, медный провод многопроволочный с несколькими стальными проводниками. Но такие использовались для осуществления полевой телефонной связи – по медным передавался сигнал, а стальные использовались по большей части для проведения крепления к опорам. Поэтому в этой статье о таких проводах разговор идти не будет. Для квартир и частных домов идеальным оказывается медный провод. Он долговечный, надежный, характеристики намного выше, нежели у дешевого алюминия. Конечно, цена медного провода кусается, но стоит упомянуть о том, что его срок службы (гарантированный) — 50 лет.
Зачем производится расчет
Расчет сечения провода по мощности требуется проводить для того, чтобы убедиться, что провода и кабели соответствуют необходимым требования и стандартам, как мощности, так и безопасности и надежности.
Чтобы не произошло плавление или короткое замыкание, стоит заранее произвести расчеты сечения.
Полезное видео — Как выбрать сечение провода
Что нужно знать
Одним из основных критериев для расчета сечения является допустимая токовая нагрузка провода. Чтобы определить величину тока, нужно сложить все подключаемые приборы в квартире.
Производится расчет сечения кабеля по мощности и расчет сечения кабеля по току. Распространены сети 220 В и 380 В.
После расчета сечения, силу тока можно рассчитать по следующей формуле для однофазной сети 220в:
I = (P x Kи ) / (U x cos φ)
гдe:
- P — cyммapнaя мoщнocть вceх элeктpoпpибopoв, Вт;
- U — нaпpяжeниe ceти, В;
- KИ= 0.75 — кoэффициeнт oднoвpeмeннocти;
- cos φ – показатель, который означает подключаемую электротехнику.
Для расчета силы тока в трехфазной сети 380в:
I = P /(√3 x U x cos φ)
После нахождения силы тока, сечение можно найти по таблице сечения кабеля и проводов. Если полученное значение не совпадает с табличным, выбирается наибольшее ближайшее значение.
Длина провода влияет на напряжение. Чем длиннее линия, тем больше потеря напряжения.
Чтобы этого избежать нужно увеличивать сечение проводника. Так как провод имеет свое сопротивление (R) расчет производится с учетом следующих данных по формуле:
R = p × L/S
где:
- R – сопротивление проводника, Ом;
- p – удельное сопротивление, Ом · мм²/м;
- L – длина провода, м;
- S – площадь поперечного сечения, мм².
Какой провод лучше использовать
Смело выбирайте медный провод, так как он имеет следующие преимущества:
- прочнее и мягче;
- меньше подвержен коррозии и окислению;
- проводимость выше, сможет выдержать большую токовую нагрузку.
Единственный минус — стоимость. Она в несколько раз дороже, чем цена алюминиевых, зато полностью оправдана.
Несколько базовых понятий
А для чего вообще необходимо рассчитывать сечение проводов? Нельзя ли ограничиться подбором «на глаз»? Нет, нельзя, так как совсем несложно впасть в две крайности:
- Проводник недостаточного сечения начинает сильно перегреваться. Это ведет к оплавлению изоляции проводки, созданию условий для самовозгорания, для коротких замыканий. Все это становится причиной разрушительных пожаров, часто сопровождающихся человеческими трагедиями.
- Проводники избыточного диаметра, безусловно, такими опасностями не грозят. Но зато они и существенно дороже (особенно если разговор идет о медных кабелях), и не столь удобны в работе. Получаются совершенно неоправданные материальные и трудовые затраты.
Так что руководствоваться следует принципом разумной достаточности. Тем более что произвести необходимые вычисления – по силам каждому, кто хоть немного разбирается в азах математики и физики.
Для начала вспомним некоторые понятия, многим, наверное, и без того хорошо известные. Но просто для того, чтобы в дальнейшем изложении не появилось разночтений.
Итак, в качестве проводника в проводах и кабелях может использоваться одна проволока — с точки зрения электрической проводимости — это оптимальный вариант.
Но для достижения гибкости кабельной продукции приходится использовать более сложные конструкции – множество тонких проволочек, обычно скрученных при этом в «косичку». Чем больше таких проволочек – тем более гибким получается проводник.
Однако, это не следует путать с многожильностью провода. Под отдельной жилой подразумевается именно отдельный проводник. Чтобы стало понятнее – смотрим на иллюстрацию.
На картинке ниже – примеры одножильного провода. Просто с левой стороны – жесткий однопроволочный, а с правой – более гибкий многопроволочный вариант.
И слева, и справа — это одножильный провод.
Если провод (кабель) конструктивно совмещает два изолированных друг от друга проводника или больше, он становится двухжильным, трехжильным и т.п. Но он также может оставаться одно- или многопроволочным.
Двухжильный многопроволочный провод
Трехжильные силовые кабели – с однопроволочными или многопроволочными жилами Жесткие однопроволочные изделия хороши для неподвижных участков проводки, например, вмуровываемых в стены. Многопроволочные провода и кабели отлично подходят для тех участков, где бывает нужна подвижность — типичным примером являются шнуры питания бытовой техники и осветительных приборов.
Итак, все последующие расчеты будут вестись для сечения жилы провода или кабеля.
При оценке условий расположения проводов в дальнейшем могут быть варианты, когда придется представлять разницу, например, между тремя одножильными проводами, протянутыми в одной трубе, или одним трехжильным кабелем.
Слева – диаметр проводника (жилы), измеряется в миллиметрах. Справа – площадь поперечного сечения проводника, измеряется в мм². Во всех справочника обычно используется параметр сечения, так как именно по этому критерию производится классификация различных марок проводов и кабелей.
Но это хорошо, если известна марка кабеля (провода). Если нет, то сечение остается подсчитать, опираясь на диаметр, который можно измерить штангенциркулем или микрометром.
Диаметр жилы (проволоки) поддается обычному измерению. Площадь сечения – только расчёту.
Формулу площади круга должны, наверное, помнить все. Но тем не менее – приведем ее на всякий случай.
Предлагаем ознакомиться: Расчет кабеля по мощности формула
Sc = π × d² / 4 ≈ 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × d²
Знак «примерно равно» применен только потому, что взято округление числа π до сотых, всем известное значение π≈ 3,14. Но в нашем случае такой точности – более чем достаточно!
Тоже ничего сложного. Жила распушается, чтобы появилась возможность подсчитать количество проволочек в «косичке». И останется только микрометром или штангенциркулем промерить диаметр одной проволочки.
Sc = n × π × d² / 4 ≈ n × 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × n × d²
где n – это количество проволочек в одной жиле.
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Рассмотрим пример расчета медных кабелей в розеточной группе, установленной на кухне.
Выбираем провод сечением 2,5 мм2 , но для этого необходимы 3-4 розетки. Если же розетка одна, то сечение провода должно быть как минимум в 2 раза больше. В комнате достаточно провода сечением 1,5 мм2 .
Но все же лучше произвести расчеты и узнать конкретные значения.
Выбор сечения кабеля по мощности
На сечение способна повлиять еще одна составляющая — это температура. Чeм вышe тeмпepaтypa, тeм вышe элeктpичecкoe coпpoтивлeниe пpoвoдникa. Поэтому за стандартное значение следует принимать 18 С.
Опираясь на эту температуру, составлены табличные значения.
Так как алюминиевые провода применяются, например, в уличных проводках, то таблицы зависимости сечения по току и по потребляемой мощности составлены в том числе и для алюминиевых кабелей.
Кроме того, еcли пpoвoдкa пpeднaзнaчeнa для иных целей: пoдключeния бoйлepoв в бане, нaгpeвaтeлeй, плит, тo ceчeниe пpoвoдa рассчитывается индивидyaльнo.
Как выбрать сечения проводника
Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:
- Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
- Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
- Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.
Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:
- Вид и тип изоляции электрической проводки;
- Длина участков;
- Способы и варианты прокладки;
- Особенности температурного режима;
- Уровень и процент влажности;
- Максимально возможная величина перегрева;
- Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.
Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:
- для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
- для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
- что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².
Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.
| Сечение жил, проводящих ток (мм) | Медные жилы проводов и кабелей | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток (А) | Мощность (кВТ) | Ток (А) | Мощность (кВТ) | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 80 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 265 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Таблица сечения алюминиевого кабеля
| Сечение жил, проводящих ток (мм) | Алюминиевые жилы проводов и кабелей | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток (А) | Мощность (кВТ) | Ток (А) | Мощность (кВТ) | |
| 2,5 | 22 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132 |
От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.
Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно – многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.
Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.
Токовые нагрузки в сетях с постоянным током
Для потребителей постоянного тока важно, чтобы напряжение на концах было не ниже 0,5 В.
Существует фopмyлa, oпpeдeляющaя нacкoлькo yпaдeт нaпpяжeниe нa кoнцaх пo cpaвнeнию c бaзoвым нaпpяжeниeм, в зaвиcимocти oт длины пpoвoдникa, eгo yдeльнoгo coпpoтивлeния и cилы тoкa в цeпи:
U = ((p l) / S) I гдe:
- U — нaпpяжeниe пocтoяннoгo тoкa, В;
- p — yдeльнoe coпpoтивлeниe пpoвoдa, Oм*мм2/м;
- l — длинa пpoвoдa, м;
- S — плoщaдь пoпepeчнoгo ceчeния, мм2 ;
- I — cилa тoкa, A.
Зная все величины, можно рассчитать сечение проводки. Такое правило работает и для автоматических выключателей для сетей.
Кабель, передающий электрический ток, важный элемент всей системы. Расчет его работоспособности и мощности дает уверенность в безопасности всей сети и подключенных к ней приборов.
Что необходимо для расчёта по нагрузке
Ocнoвнoй пoкaзaтeль, пoмoгaющий paccчитaть ceчeниe и мapкy кaбeля – пpeдeльнo дoпycтимaя длитeльнaя нaгpyзкa.
Нeoбхoдимo пpocтoe apифмeтичecкoe cyммиpoвaниe мoщнocтeй вceх элeктpoпpибopoв, кoтopыe бyдyт включaтьcя в ceть.
Пoлyчив тoчнoe знaчeниe вeличины тoкa, cлeдyeт oбpaтитьcя к тaблицaм, пoзвoляющим нaйти кaбeль или пpoвoд тpeбyeмoгo ceчeния и мaтepиaлa.
Расчет для помещений
Суммарная нагрузка в помещении состоит из силовой и осветительной. Помните, что кухня и ванная — наиболее нагруженные линии, поэтому к выбору кабелей на этих двух локациях стоит подойти особенно тщательно.
И распределить нагрузку по разным розеточным группам, а не использовать пилот на 5-6 розеток.
Учитывайте, что потребление и мощность стоит рассчитывать индивидуально и по таблицам мощности кабеля для каждой из комнат в квартире.
Закрытая или открытая проводка
Нагрузка также зависит от типа проводки: закрытая или открытая.
Например, если дом из кирпича или бетона, проводку стоит закрыть штукатуркой, а если в деревянных, то проводка должна проходить по специальной обработанной поверхности.
Таким образом, произвести расчет сечения проводов важный процесс. Это займет мало времени, зато вы будете уверены в правильности и безопасности подобранных вами проводов.
