Расчет нагрузки на кабель: важные аспекты и формулы для правильного подбора

Как правильно рассчитать нагрузку на кабель. Какие факторы влияют на выбор сечения проводника. Какие формулы используются для расчета токовой нагрузки. Как определить допустимый ток для кабеля.

Основные принципы расчета нагрузки на кабель

Правильный расчет нагрузки на кабель — важнейший этап проектирования электрической сети. От этого зависит надежность и безопасность всей системы электроснабжения. При недостаточном сечении проводника возможен его перегрев, повреждение изоляции и даже возгорание. Слишком большое сечение приведет к неоправданному удорожанию проекта.

При расчете нагрузки на кабель учитываются следующие основные факторы:

• Величина тока, протекающего по кабелю
• Допустимая температура нагрева жилы и изоляции
• Условия прокладки кабеля (в воздухе, земле, трубе и т.д.)
• Материал проводника (медь или алюминий)
• Тип изоляции кабеля
• Число одновременно работающих жил

Формулы для расчета токовой нагрузки

Основная формула для расчета допустимого длительного тока для кабеля:

I = S * j

где:

• I — допустимый ток, А
• S — площадь сечения проводника, мм²
• j — допустимая плотность тока, А/мм²

Допустимая плотность тока зависит от материала проводника и условий прокладки. Для медных проводов в воздухе она составляет около 8-9 А/мм², для алюминиевых — 5-6 А/мм².

Влияние условий прокладки на допустимую нагрузку

Условия прокладки кабеля существенно влияют на его способность отводить тепло. При подземной прокладке или прокладке в трубах нагрузочная способность кабеля снижается. Для учета этого вводятся поправочные коэффициенты:

• Прокладка в воздухе — коэффициент 1
• Прокладка в земле — 0.8-0.9
• Прокладка в трубах — 0.6-0.8

Итоговая формула с учетом коэффициента:

I = S * j * k

где k — поправочный коэффициент на условия прокладки.

Расчет падения напряжения в кабеле

Помимо токовой нагрузки важно также учитывать падение напряжения в кабеле. Чем длиннее кабель и меньше его сечение, тем больше будет падение напряжения. Допустимое падение напряжения обычно составляет 2-5% от номинального.

Формула для расчета падения напряжения:

ΔU = (ρ * L * I) / S

где:

• ΔU — падение напряжения, В
• ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм²/м
• L — длина кабеля, м
• I — ток, А
• S — сечение проводника, мм²

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

При выборе сечения кабеля для систем электроснабжения промышленных предприятий часто используется метод экономической плотности тока. Он позволяет найти оптимальное сечение с учетом стоимости потерь электроэнергии.

Формула для расчета экономического сечения:

S = I / jэк

где jэк — экономическая плотность тока.

Значения экономической плотности тока для разных типов кабелей приводятся в справочниках. Для медных кабелей она обычно составляет 2-3 А/мм², для алюминиевых — 1-1.5 А/мм².

Особенности расчета нагрузки для кабелей с пластмассовой изоляцией

Современные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) имеют более высокую допустимую температуру нагрева жилы — до 90°C вместо 65-70°C для кабелей с бумажной изоляцией. Это позволяет увеличить токовую нагрузку на 15-25% при том же сечении.

Для кабелей с изоляцией из СПЭ используются следующие формулы расчета допустимого тока:

Для прокладки в воздухе: I = 1.3 * S * j

Для прокладки в земле: I = 1.15 * S * j

где j — плотность тока для кабелей с бумажной изоляцией.

Учет температуры окружающей среды при расчете нагрузки

Допустимая токовая нагрузка на кабель зависит от температуры окружающей среды. При повышении температуры воздуха или грунта допустимый ток снижается. Для учета этого фактора вводятся температурные коэффициенты:

• При температуре 25°C — коэффициент 1
• При 35°C — 0.94
• При 40°C — 0.87
• При 45°C — 0.79

Формула расчета с учетом температуры:

I = S * j * k * kt

где kt — температурный коэффициент.

Расчет нагрузки для многожильных кабелей

При расчете нагрузки на многожильные кабели нужно учитывать взаимное тепловое влияние жил. Для этого вводится коэффициент снижения нагрузки в зависимости от числа нагруженных жил:

• Для одножильного кабеля — 1
• Для двухжильного — 0.85
• Для трехжильного — 0.7
• Для четырехжильного — 0.65

Формула для расчета нагрузки многожильного кабеля:

I = S * j * k * kt * km

где km — коэффициент снижения нагрузки для многожильных кабелей.

Проверка кабеля на термическую стойкость при коротком замыкании

При возникновении короткого замыкания по кабелю может протекать ток, в десятки раз превышающий номинальный. Это приводит к быстрому нагреву жил. Поэтому необходимо проверять кабель на термическую стойкость при КЗ.

Минимальное допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости:

S = (I_кз * √t) / C

где:

• I_кз — ток короткого замыкания, А
• t — время отключения КЗ, с
• C — коэффициент, зависящий от материала жилы

Для медных кабелей C = 170, для алюминиевых C = 90.

Правильный расчет нагрузки на кабель с учетом всех влияющих факторов позволяет обеспечить надежную и безопасную работу системы электроснабжения. При этом важно не только определить минимально допустимое сечение, но и выбрать оптимальный вариант с точки зрения экономичности. В сложных случаях рекомендуется обращаться к специалистам для проведения точных расчетов.

Расчет нагрузки на кабельную трассу лотка -Статьи

dmbvit

+7 (495) 789-55-97

Каталог

Выбор лотка осуществляется исходя из геометрических параметров укладываемых кабелей.

Нельзя руководствоваться только площадью самого кабеля, так как невозможно уложить кабель абсолютно параллельно, и он может спутываться. Рекомендуется использовать полезное сечение.

Прокладка контрольных кабелей допускается пучками на лотках и многослойно в металлических коробах при соблюдении следующих условий:

1. Наружный диаметр пучка кабелей должен быть не более 100 мм.
2. Высота слоев в одном коробе не должна превышать 150 мм.
3. В пучках и многослойно должны прокладываться только кабели с однотипными оболочками.
4. Крепление кабелей в пучках, многослойно в коробах, пучков кабелей к лоткам следует выполнять так, чтобы была предотвращена деформация оболочек кабелей под действием собственного веса и устройств крепления.

Формула для расчёта полезного сечения кабеля:

S=D²
где
S – площадь полезного сечения
D – диаметр кабеля

Точные значения согласуются с производителем.

Необходимое условие для подбора полезного сечения лотка:

где
F — полезное сечение лотка, см²
N1- количество кабелей первой группы, шт
S1- полезное сечение кабелей первой группы, см²
A и B – геометрические размеры полезного сечения, см

Выбор серии лотка

Вторым критерием является максимальная рабочая нагрузка (БРН)

Формула для расчёта кабельной нагрузки на погонный метр:

где
Qк –погонная нагрузка от кабеля, Н/м
N1- количество кабелей первой группы, шт
q1- удельный вес кабеля первой группы, Н/м

Конструирование шага опор

При установке опор с шагом, равным длине лотка первый пролёт рекомендовано сделать меньше на 20% (+/- 5%). Рекомендация завода: установка соединителя вне опоры.

*попадание стыка лотков на консоль не рекомендовано

Наши преимущества

Гарантия качества

Компания ООО «Тесла Электрик» осуществляет оптовую продажу только сертифицированной электрики и электрооборудования, все продукция имеет высшее качество и надежность, что подтверждается статусом официального дилера или дистрибьютера. Так же Компания ООО «Тесла Электрик» при продаже электрики готова передать полный комплект сертификатов и иных сопроводительных документов, подтверждающих качество продукции.

Скидки

Компания ООО «Тесла Электрик» при работе с постоянными партнерами всегда предложит оптимальное ценовое предложение для своих клиентов. Кроме того, при продаже электрики компания ООО «Тесла Электрик» регулярно проводит акции и распродажи электрооборудования. За подробной информацией просьба обратиться к вашему персональному менеджеру.

Техническая консультация и подбор оборудования

Профессиональные специалисты компании ООО «Тесла Электрик» осуществят подбор электрооборудования любой сложности согласно вашему техническому заданию или проекту. Так же возможен расчет кабеленесущих систем, светильников, кабеля, автоматов, согласно вашей проектной документации и оптимальный подбор электрики.

Оплата

Оплата осуществляется по безналичному расчету.

Доставка

Компания ООО «Тесла Электрик» осуществляет доставку электрики и оборудования по всей территории Российской Федерации и Республики Беларусь. Доставка по Москве и Московской области осуществляется автопарком компании.

Технико-экономические расчеты

Специалисты компании ООО «Тесла Электрик» на основании согласованного с вами проекта выполнят технико-экономические расчеты освещения и автоматизации, оптимизации и внедрения энергосберегающего оборудования. На основании этих расчетов будет наглядно представлена экономическая целесообразность внедрения энергосберегающего оборудования.

Как рассчитать и выбрать сечения кабеля квартирной электросети?

Для долговечной и надежной работы электропроводки необходимо правильно выбрать сечение кабеля. Для этого нужно рассчитать нагрузку в электросети. При проведении расчетов нужно помнить, что расчет нагрузки одного электроприбора и группы электроприборов несколько разнятся.

Расчет токовой нагрузки для одиночного потребителя

Выбор автомата защиты и расчет нагрузки для одиночного потребителя в квартирной сети 220 В довольно прост. Для этого вспоминаем главный закон электротехники – закон Ома. После чего установив мощность электроприбора (указывается в паспорте на электроприбор) и задавшись напряжением (для бытовых однофазных сетей 220 В) рассчитываем ток, потребляемый электроприбором.

Например, бытовой электроприбор имеет напряжение питания 220 В и паспортную мощность 3 кВт. Применяем закон Ома и получаем I_ном = Р_ном/U_ном = 3000 Вт/220 В = 13,6 А. Соответственно для защиты данного потребителя электрической энергии необходимо установить автоматический выключатель с номинальным током в 14 А. Поскольку таких не существует, то выбирается ближайший больший, то есть с номинальным током в 16 А.

Расчет токовой нагрузки для групп потребителей

Так как питание потребителей электроэнергии может осуществляться не только индивидуально, но и по группам, становится актуальным вопрос расчета нагрузки группы потребителей, так как они будут подключатся к одному автоматическому выключателю.

Для расчета группы потребителей вводят коэффициент спроса К_с. Он определяет вероятность одновременного подключения всех потребителей группы в течении длительного времени.

Значение К_с = 1 соответствует одновременному подключению всех электроприборов группы. Естественно, что включение одновременно всех потребителей электроэнергии в квартире вещь крайне редкая, я бы сказал невероятная. Существуют целые методики расчета коэффициентов спроса для предприятий, домов, подъездов, цехов и так далее. Коэффициент спроса квартиры будет различаться для разных комнат, потребителей, а также во многом будет зависеть от стиля жизни жильцов.

Поэтому расчет для группы потребителей будет выглядеть несколько сложнее, так как необходимо учитывать этот коэффициент.

Ниже в таблице приведены коэффициенты спроса для электроприборов небольшой квартиры:

Коэффициент спроса будет равен отношению приведённой мощности к полной К_{с квартиры} = 2843/8770 = 0,32.

Рассчитываем ток нагрузки I_ном = 2843 Вт/220 В = 12,92 А. Выбираем автомат на 16А.

По приведенным выше формулам мы рассчитали рабочий ток сети. Теперь необходимо выбрать сечение кабеля для каждого потребителя или групп потребителей.

ПУЭ (правила устройств электроустановок) регламентирует сечение кабеля для различных токов, напряжений, мощностей. Ниже приведена таблица из которой по расчетной мощности сети и току выбирается сечение кабеля для электроустановок с напряжением 220 В и 380 В:

В таблице приведены только сечения медных проводов. Это связано с тем, что алюминиевые электропроводки в современных жилых домах не прокладываются.

Также ниже приведена таблица с номенклатурой мощностей бытовых электроприборов для расчета в сетях жилых помещений (из нормативов для определения расчетных нагрузок зданий, квартир, частных домов, микрорайонов).

 Типичный вариант выбора сечения кабеля

В соответствии с сечением кабеля применяют автоматические выключатели. Чаще всего используют классический вариант сечения проводов:

• Для цепей освещения сечения 1,5 мм²;
• Для цепей розеток сечения 2,5 мм²;
• Для электроплит, кондиционеров, водонагревателей – 4 мм²;

Для ввода в квартиру питания используют 10 мм² кабель, хотя в большинстве случаев хватает и 6 мм². Но сечение 10 мм² выбирается с запасом, так сказать с расчетом на большее количество электроприборов. Также на входе устанавливается общее УЗО с током отключения 300 мА – его назначение пожарное, так как ток отключения слишком великим для защиты человека или животного.

Для защиты людей и животных применяют УЗО с током отключения 10 мА или 30 мА непосредственно в потенциально небезопасных помещениях, таких как кухня, ванна, иногда комнатные группы розеток. Осветительная сеть, как правило, УЗО не снабжается.

РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЯ НН

Перейти к содержимому Расчет сечения кабеля — низкое напряжение

ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Напряжение системы	415 В
Тип изоляции	СПЭ
Тип проводника	Медь
Максимальная температура окружающего воздуха	40°
Температура грунта	30°
Постоянная температура кабеля	90°
Максимальная температура короткого замыкания кабеля	250°

Детали груза
Номинальная мощность двигателя	90 кВт
Напряжение источника	415 В
Эффективность	0,9
Коэффициент мощности	0,85
Детали кабеля
Длина	120 м
Сопротивление проводника (95 мм 2 )	0,247 Ом/км (согласно каталогу кабелей)
Реактивное сопротивление проводника (95 мм 2 )	0,0734 Ом/км (согласно каталогу кабелей)

КРИТЕРИИ РАСЧЕТА СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЯ

Минимальное поперечное сечение кабелей низкого напряжения рассчитывается на основе следующих методов:

1. Допустимый ток короткого замыкания
2. Допустимая токовая нагрузка
3. Падение напряжения кабеля

1. Допустимый ток короткого замыкания

Этот критерий определяет минимальное поперечное сечение кабеля.

А	=	Площадь поперечного сечения кабеля в кв. мм
	=	Ток короткого замыкания
К	=	Константа, 143 для XLPE Cu. Кабель
т	=	Продолжительность короткого замыкания в секундах

Ток короткого замыкания при 415 В составляет 40 кА, а продолжительность t считается равной 0,1 на основе времени задержки реле и времени размыкания выключателя.

Следующий ближайший доступный размер кабеля будет 95 кв. Мм

2. Торговая пропускная способность

Коэффициенты, рассмотренные для многоядерных кабелей, заложенных в Duct
Способ установки		:	Прямой заглубленный
Температура грунта		:	30°С
Удельное тепловое сопротивление грунта		:	2,5 км/Вт
Глубина укладки		:	75 см
Группировка кабелей:
Количество кабелей в группе		:	1
Расстояние между центрами воздуховодов		:	0 мм
Поправочный коэффициент
Коэффициент снижения характеристик при изменении температуры грунта при 30°C	к1	:	0,93	(согласно IEC 60364-5-52, Таблица B. 52.15)
Понижающий коэффициент глубины прокладки кабеля	к2	:	1	(Согласно каталогу кабелей)
Понижающий коэффициент для грунта и удельного теплового сопротивления	к3	:	1	(согласно IEC 60364-5-52, Таблица B.52.16)
Коэффициент снижения характеристик для коэффициента группировки кабелей	к4	:	1	(согласно IEC 60364-5-52, таблица B.52.17)
Общий поправочный коэффициент для кабелей, проложенных в подземных каналах (k1 x k2 x k3 x k4)		:	0,93

Количество циклов/фаз	:	1
Номинальный ток для 95 кв. мм Cu. Кабель (канал)	:	211	(согласно МЭК 60502-1)
Коэффициент снижения	:	0,93
Пониженная допустимая токовая нагрузка   I (Пониженная )	:	196,23

Допустимая нагрузка по току кабеля в условиях снижения номинальных характеристик должна быть больше, чем ток полной нагрузки ( I < I _(Derated ) ). Если не больше, то увеличьте сечение кабеля или количество прогонов.

• Увеличение поперечного сечения кабеля или количества витков зависит от области применения и области применения.
• Иногда увеличение поперечного сечения кабеля ограничивает плавное подключение кабеля к клемме двигателя.
• Иногда увеличение числа участков также вызывает помехи, поэтому в этом случае будет использоваться увеличивающееся поперечное сечение.

3. Падение напряжения в кабеле

Сопротивление и реактивное сопротивление кабеля вызывают некоторое падение напряжения. При пуске двигатель потребляет в 6-12 раз больше тока полной нагрузки. Критерии падения напряжения должны быть проверены, чтобы иметь достаточное напряжение для развития момента нагрузки.

Количество запусков/фаза	:	1
Сопротивление проводника (95 мм 2 )	:	0,247	Ом/км	(согласно каталогу кабелей)
Реактивное сопротивление проводника (95 мм 2 )	:	0,0734	Ом/км	(согласно каталогу кабелей)
Напряжение	:	415	В

Трехфазное падение напряжения

Где,

L	=	Длина кабеля (м)
Р	=	Сопротивление кабеля при 90°C – Ом/км
Х	=	Реактивное сопротивление кабеля при 50 Гц
я	=	Номинальный ток (А)
п	=	Количество параллельных участков
cos ø	=	Коэффициент мощности
I ст	=	Пусковой ток
cos ø сталь	=	Коэффициент мощности при пуске

Падение напряжения во время работы должно быть менее 3 % (В _{(Работа)} < 3 %)

Падение напряжения во время пуска должно быть менее 10–15 % (В _{(Запуск)} <10-15%)

Согласно трем основным критериям, выбранный размер кабеля- 95 мм ²

Загрузить блог

-Инженер энергосистемы

.

Категории

• Оборудование
  • Аккумулятор
  • Кабель
  • Конденсатор
  • Автоматический выключатель
  • Генератор
  • Мотор
  • Солнечные инверторы
  • Стартер
  • Трансформатор
  • Линия передачи
• Исследования энергосистемы
  • Исследование вспышки дуги
  • Исследование потока нагрузки
  • Исследование координации реле
  • Исследование короткого замыкания

Ссылка для загрузки страницы

Перейти к началу

Расчет допустимой нагрузки по току медных кабелей

Блог Thepipingmart Формулы расчета пропускной способности медных кабелей по току

6 декабря 2022 г. 6 декабря 2022 г. | 13:46

Когда речь идет об электропроводке и цепях, важным фактором, который следует учитывать, является допустимая нагрузка по току медных кабелей. Это связано с тем, что медные кабели имеют ограниченную мощность для количества электрического тока, которое они могут безопасно нести, прежде чем они будут перегружены. Знание того, как рассчитать это значение, важно для всех, кто занимается электротехникой или работает с электрическими системами. Рассмотрим 9 поближе.0003 как можно рассчитать токопропускную способность медных кабелей.

Формула допустимой нагрузки по току

Формула для расчета максимальной допустимой нагрузки по току медных кабелей выглядит следующим образом:

I = KA/L.

Здесь I — максимальная токовая нагрузка в амперах (амперах),

К — постоянная, зависящая от типа материала, используемого в кабеле,

А — площадь поперечного сечения кабеля в квадратные миллиметры (мм2), а L обозначает длину в метрах (м).

Например, если вы используете стандартный провод из отожженной меди с площадью поперечного сечения 1 мм2 и длиной 10 м, K будет равняться 0,0175 Ом на метр (Ом/м).

Таким образом, ваше уравнение примет вид I = 0,0175 * 1/10 = 0,00175 ампер или 1,75 мА.

Это означает, что ваша максимальная токовая нагрузка будет составлять 1,75 миллиампер (мА).

Другие факторы, которые следует учитывать

Помимо использования этой формулы, существуют и другие факторы, которые необходимо учитывать при расчете пропускной способности по току, такие как падение напряжения и повышение температуры из-за рассеивания тепла от более высоких токов, протекающих по кабелю. Поэтому лучше всего проконсультироваться с опытным профессионалом, прежде чем делать какие-либо предположения о том, какие нагрузки ваш кабель может безопасно и надежно выдерживать с течением времени.

Заключение:

Расчет пропускной способности медных кабелей по току необходим, если вы хотите знать, какую мощность они могут безопасно выдерживать без перегрузок или повреждений с течением времени. Формула довольно проста и проста в использовании, но есть и другие факторы, такие как падение напряжения и повышение температуры, которые следует учитывать, прежде чем делать какие-либо предположения о том, какие нагрузки ваш кабель может безопасно и надежно выдерживать с течением времени.