Расчет сечения провода по току: важность и особенности
Расчет сечения провода по току является важным условием для качественного монтажа электропроводки в помещении любого типа. Это связано с угрозой перегрева при недостаточной площади сечения, что в свою очередь приводит к плавлению его изоляции, короткому замыканию и даже пожару.
В связи с тем, что, в большинстве случаев, провода электрического обеспечения сооружений являются скрытыми внутри кладки или отделочного слоя стены, позаботиться о соответствующем сечении, значит обеспечить себе уверенность в сохранности и жильцов, и имущества. Именно в данном случае и проводится расчет сечения по мощности проходящего тока.
Содержание
- 1 Критерии выбора необходимого сечения провода
- 2 Процесс определения необходимого сечения провода
- 2.1 Расчет мощности потребителей
- 2.2 Расчет сечения провода
- 3 Медь или алюминий?
- 3.1 Сравнительный анализ медного и алюминиевого типов проводов
Критерии выбора необходимого сечения провода
Существует три основных принципа, согласно которым проводится выбор площади сечения кабеля для сети электрического обеспечения помещения.
К ним относятся:
- Достаточная площадь сечения для обеспечения прохождения тока без возникновения перегрева.
- Падение напряжения в кабеле выбранного сечения не должно превышать норму.
- Площадь сечения провода и качество его изоляционного покрытия должны максимально обеспечивать соблюдение механической прочности, а, следовательно, общей надежности проводки.
Что касается состояния перегрева, то нормальным считается достижение температуры, не превышающей 60°С. В целом, двумя основными критериями, которым должно соответствовать выбранное сечение провода, являются поддержание мощности и обеспечение безопасности.
Процесс определения необходимого сечения провода
В процессе проведения электропроводки в помещении используется простой и быстрый способ того, как определить сечение провода по току. Так как основным показателем функциональности является величина тока, которую он способен пропускать в течение продолжительного периода, прежде всего, необходимо определить уровень предельной нагрузки, который будет ложиться на данный элемент проводки.
Расчет мощности потребителей
Чтобы высчитать величину тока, которая ляжет на искомый кабель, нужно суммировать мощность всех приборов, которые будут получать питание через него. Стоит отметить, что чаще всего, при устройстве электропроводки, освещение и питание электроприборов разделяются на отдельные линии. Поэтому, перед тем, как пытаться определить сечение провода по току для помещения, важно уточнить включение в общий перечень приборов освещения.
Для примера используется вариант расчета только силового обеспечения электричеством. В случае участия в общей нагрузке освещения, мощность ламп также суммируется с мощностями приборов. Допустим, что в помещении (кухня квартиры) планируется использование холодильника мощностью 200 Вт, микроволновой печи с показателем в 1100 Вт, электрического чайника с мощностью 2200 Вт и электроплиты в 500 Вт показателя мощности. Тогда общая нагрузка, которая ляжет на кабель, обеспечивающий силовое питание, составит P=200+1100+2200+500=4000 Вт.
Расчет сечения провода
Дальнейшее изыскание того, какое сечение провода необходимо, подразумевает определение предельной величины тока. Здесь расчет пойдет в двух направлениях: для однофазной и трехфазной сети. Формула расчета для сети в 220В (однофазная) будет иметь вид I=(P*Kи)/U*cos φ. При этом:
- Р – вычисленная выше мощность всех приборов.
- U – показатель напряжения сети (220В).
- Ки – величина коэффициента одновременности, составляющая для бытовых приборов 0,75.
- Сos φ – для бытовых приборов равен единице.
Если же речь идет о трехфазной сети, формула, вычисляющая величину максимального проведения тока, несколько изменится: I=P/√3*U*cos φ.
Исходя из данных рассматриваемого примера и применив формулу для однофазной сети, получим следующий расчет: I=(4000*0,75)/220*1=13,6 А. Получив показания по величине длительно предельной нагрузки, сечение провода определяется по таблице данных, согласно ГОСТ 31996—2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».
Сама сводная таблица допустимой токовой мощности на провода медных или алюминиевых жил, согласно которой определяется площадь сечения кабеля, приведена ниже.
| Медный тип проводов | Алюминиевый тип проводов | ||||||||
| Сечение, мм2 | Одножильный | Многожильный | Сечение, мм2 | Одножильный | Многожильный | ||||
| на воздухе | в земле | на воздухе | в земле | на воздухе | в земле | на воздухе | в земле | ||
| 1,5 | 22 | 30 | 21 | 27 | — | — | — | — | — |
| 2,5 | 30 | 39 | 27 | 36 | 2,5 | 22 | 30 | 21 | 28 |
| 4 | 39 | 50 | 36 | 47 | 4 | 30 | 39 | 29 | 37 |
| 6 | 50 | 62 | 46 | 59 | 6 | 37 | 48 | 37 | 44 |
| 10 | 68 | 83 | 63 | 79 | 10 | 50 | 63 | 50 | 59 |
| 16 | 89 | 107 | 84 | 102 | 16 | 68 | 82 | 67 | 77 |
| 25 | 121 | 137 | 112 | 133 | 25 | 92 | 106 | 87 | 102 |
| 35 | 147 | 163 | 137 | 158 | 35 | 113 | 127 | 106 | 123 |
| 50 | 179 | 194 | 167 | 187 | 50 | 139 | 150 | 126 | 143 |
| 70 | 226 | 237 | 211 | 231 | 70 | 176 | 184 | 161 | 178 |
| 95 | 280 | 285 | 261 | 279 | 95 | 217 | 221 | 197 | 214 |
| 120 | 326 | 324 | 302 | 317 | 120 | 253 | 252 | 229 | 244 |
| 150 | 373 | 364 | 346 | 358 | 150 | 290 | 283 | 261 | 274 |
| 185 | 431 | 412 | 397 | 405 | 185 | 336 | 321 | 302 | 312 |
Если данные, выведенные в результате расчетов, не совпадают с показателями таблицы, берется ближайшее большее значение.
Так, в случае рассматриваемого примера, сечение медного одножильного или многожильного провода составит 1,5 мм2, а при использовании алюминиевого, площадь будет равна 2,5 мм2.
Медь или алюминий?
Как видно на основе примера, расчет и определение того, какую площадь должен иметь провод в зависимости от мощности нагрузки, достаточно прост. Дополнительные вопросы могут также возникнуть касательно материала изготовления. В чем состоят различия медных и алюминиевых кабелей для электрической проводки, и какой из них лучше выбрать?
Сравнительный анализ медного и алюминиевого типов проводов
Для человека, хоть раз сталкивавшегося с вопросами проведения линий электрической сети в помещении или на улице, не секрет, что провода и кабели, изготовленные из меди, пользуются большим уровнем спроса, чем алюминиевые. Это связано с несколькими основными критериями функциональности, в которых данные материалы расходятся.
- Уровень прочности.
- Степень гибкости.
- Способность противостояния процессам коррозии.
- Уровень проводимости тока.
В том, что касается показателей прочности и гибкости, медь значительно опережает алюминий. Она является более гибкой, не переламывается в местах сгибов, что делает ее незаменимой при необходимости проведения сложных систем электропроводки. При этом, медные провода значительно меньше подвержены окислению, которое поражает алюминий достаточно быстро. Кроме того медные провода хорошо соединяются методом пайки.
Единственным ощутимым недостатком материала является его высокая стоимость. По этой причине алюминий до сих пор удерживается на рынке – дешевизна и доступность данного сырья, в некоторых случаях, играет решающую роль. Однако, по соотношению показателей цена-качество, медь занимает лидирующее положение в качестве материала для проводов и кабелей линий электрических сетей.
Расчет сечения проводов
Изготовление щитов на ABB
Щиты Hyundai
Шкафы для метрополитена
Щиты управления двигателями
ВРУ-1, ВРУ-3
ЩУ
Шкаф автоматики
УКМ
Изготовление щитов ВРУ, ГРЩ, АВР, РУНН панелей ЩО-70 шкафы и щиты управления автоматики.
Для расчета и проверки правильности установленного оборудования не лишним буде знать как можно рассчитать сечение провода и какой выбрать материал из которого он изготовлен,один из вариантов расчетов служит эта таблица (проверить правильность можно в справочной литературе).
| Длина линии (м) / Материал кабеля: | МедьАлюминий | ||
| Мощность нагрузки (Вт) или ток (А): | |||
| Напряжение сети (В): | Мощность | 1 фаза | |
| Коэффициент мощности (cosφ): | Ток | 3 фазы | |
| Допустимые потери напряжения (%): | |||
| Температура кабеля (°C): | |||
| Способ прокладки кабеля: | Открытая проводкаДва одножильных в трубеТри одножильных в трубеЧетыре одножильных в трубеОдин двухжильный в трубеОдин трёхжильный в трубеГр. | ||
| Сечение кабеля не менее (мм²) | |||
| Плотность тока (А/мм²) | |||
| Сопротивление провода (ом) | |||
| Напряжение на нагрузке (В) | |||
| Потери напряжения (В / %) | |||
прокладка в коробах, 1-4 кабеляГр. прокладка в коробах, 5-6 кабелейГр. прокладка в коробах, 7-9 кабелейГр. прокладка в коробах, 10-11 кабелейГр. прокладка в коробах, 12-14 кабелейГр. прокладка в коробах, 15-18 кабелейКак пользоваться расчетом, порядок действий:
- Заносим значение длины линии и материал из которого линия изготовлена.
- Заносим величину мощности нагрузки или потребляемый ток, ставим отметку сетевое (1ф или 3 ф ) напряжение, величина показывается автоматически.
- Устанавливаем значение расчетного коэффициент мощности, процент допустимых потерь и возможную температуру нагрева провода.
- Выбираем тип проводки и нажимаем кнопку «Вычислить».
В результате расчетов выводится информация об оптимальном сечении провода, плотности тока, а также информация о потерях (сопротивление участка цепи, падение напряжения вольтах и процентах).
ООО «04кВ»
192249 Санкт-Петербург,
ул.Софийская, д.66
Email: [email protected]
Телефон: (812) 309-1237
Fax: (812) 309-1237
Внимание!
Мы работаем в обычном режиме.
— наш канал на Ютубе
— наш канал на Яндексе
Выбор сечения проводов — электрическая система самолета
Размеры проводов изготавливаются в соответствии со стандартом, известным как американский калибр проводов (AWG). Как показано на рис. 1, диаметр проволоки становится меньше по мере увеличения номера калибра. Типовые диаметры проводов варьируются от 40 до 0000.
| 17 Номера калибров полезны при сравнении диаметров проводов. , но не все типы проводов или кабелей можно точно измерить с помощью калибра. Провода большего размера обычно скручены для увеличения их гибкости. В таких случаях общую площадь можно определить путем умножения площади одной жилы (обычно вычисляемой в круговых милах, когда известен диаметр или номер калибра) на количество жил в проводе или кабеле. При выборе размера провода для передачи и распределения электроэнергии необходимо учитывать несколько факторов.
Если желательно использовать провода сечением менее 20, особое внимание следует уделить механической прочности и правилам установки этих проводов (например, вибрация, изгиб и заделка). Запрещается использовать провода, содержащие менее 19 жил. Следует рассмотреть возможность использования проводников из высокопрочного сплава в проводах малого сечения для повышения механической прочности.
Допустимая нагрузка по токуВ некоторых случаях провод может выдерживать больше тока, чем рекомендуется для контактов соответствующего разъема. В этом случае максимальный ток, проходящий по проводу, зависит от номинала контакта. Возможно, потребуется использовать провода большего сечения, чтобы соответствовать диапазону обжима контактов разъема, которые адекватно рассчитаны на пропускаемый ток. На рис. 3 показано семейство кривых, с помощью которых можно получить коэффициент снижения номинальных характеристик пакета. 9Рис. 3. Одиночный медный провод на открытом воздухе |
Таким образом, чтобы защитить изоляцию от слишком сильного нагрева, ток через проводник должен поддерживаться ниже определенного значения. Когда электрические проводники прокладываются в местах с относительно высокой температурой окружающей среды, тепло, выделяемое внешними источниками, составляет заметную часть общего нагрева проводника. Необходимо учитывать влияние внешнего нагрева на допустимый ток проводника, и каждый случай имеет свои специфические ограничения. Максимально допустимая рабочая температура изолированных проводников зависит от типа используемой изоляции проводников.
Как правило, провода размером меньше 20 должны быть снабжены дополнительными зажимами и сгруппированы как минимум с тремя другими проводами. Они также должны иметь дополнительную опору на концах, например втулки соединителей, зажимы для снятия натяжения, термоусадочные рукава или телескопические втулки. Их не следует использовать в приложениях, где они подвергаются чрезмерной вибрации, многократным изгибам или частому отсоединению от винтового соединения. [Рисунок 2]Максимальная рабочая температура 0002 Ток, вызывающий установившееся состояние температуры, равное номинальной температуре провода, не должен быть превышен. Номинальная температура провода может основываться на способности проводника или изоляции выдерживать непрерывную работу без ухудшения характеристик.
1. Одиночный провод на открытом воздухе
Определение пропускной способности электропроводки по току начинается с определения максимального тока, который может пропускать провод данного сечения без превышения допустимого перепада температур (номинал провода минус температура окружающей среды °C). Кривые основаны на одиночном медном проводе на открытом воздухе. [Рис. 3]
2. Провода в жгуте
Когда провода собраны в жгут, ток, полученный для одного провода, должен быть уменьшен, как показано на рис.
4. Величина снижения тока зависит от количества проводов. в жгуте и процент от общей емкости жгута проводов, который используется.
| Рис. 4. Кривая снижения характеристик комплекта |
0020 Поскольку потери тепла из пучка уменьшаются с увеличением высоты над уровнем моря, необходимо уменьшить номинал тока. На рис. 5 показана кривая, по которой можно получить коэффициент снижения номинальных характеристик по высоте.
| Рис. 5. Кривая снижения номинальных характеристик по высоте |
4. Алюминиевый проводник
При использовании алюминиевого провода размеры следует выбирать на основе номинального тока, показанного на рис. 6. Использование размеров меньше #8 не рекомендуется. Алюминиевый провод нельзя прикреплять к аксессуарам, установленным на двигателе, или использовать в местах с коррозионными парами, сильной вибрацией, механическими нагрузками или там, где есть необходимость в частом отключении.
Использование алюминиевой проволоки также не рекомендуется для участков длиной менее 3 футов. Терминальное оборудование должно быть типа, специально предназначенного для использования с алюминиевыми проводниками.
| Грузоподъемность В следующем разделе представлены некоторые примеры того, как рассчитать грузоподъемность авиационный электрический провод. Расчет представляет собой пошаговый подход, и несколько графиков используются для получения информации для расчета допустимой нагрузки по току конкретного провода. Пример 1 Шаг 1. Обратитесь к одиночному проводу на кривых на открытом воздухе на рис. 7. Определите изменение температуры провода, чтобы определить номинальные параметры на открытом воздухе. Поскольку провод находится при температуре окружающей среды 60 °C и рассчитан на 200 °C, изменение температуры составляет 200 °C – 60 °C = 140 °C. Следуйте по горизонтали за температурной разностью 140 °C, пока она не пересечется с линией размера провода на рис. 8. Номинальный ток на открытом воздухе для типоразмера 20 составляет 21,5 ампер, а номинальный ток на открытом воздухе для типоразмера 22 — 16,2 ампер. 9Рис. 7. Жгут проводов с защитной оболочкой |
| Рис. 8. Экранированный жгут проводов управления полетом |
Шаг 2— См. кривые снижения номинальных характеристик пучка на рис. 4. Кривая 20 процентов выбрана, поскольку анализ цепи показывает, что 20 или менее процентов проводов в жгуте будут пропускать силовые токи и будет использоваться менее 20 процентов емкости пучка.
Найдите 35 (по горизонтальной оси), так как в пучке 35 проводов, и определите коэффициент снижения номинальных характеристик 0,52 (по вертикальной оси) по кривой 20 процентов.
Шаг 3 — Уменьшите номинальный ток свободного воздуха для размера 22, умножив 16,2 на 0,52, чтобы получить номинал жгута проводов 8,4 А. Уменьшите номинальный ток свободного воздуха для размера 20, умножив 21,5 на 0,52, чтобы получить номинальный ток в жгуте проводов 11,2 А.
Шаг 4 — См. кривую снижения номинальных характеристик по высоте на рис. 5. Найдите 35 000 футов (по горизонтальной оси), поскольку это высота, на которой работает дрон. Обратите внимание, что номинал провода должен быть снижен с коэффициентом 0,86 (находится на вертикальной оси). Уменьшите номинал жгута проводов размера 22, умножив 8,4 ампера на 0,86, чтобы получить 7,2 ампера. Уменьшите номинал привязи размера 20, умножив 11,2 ампера на 0,86, чтобы получить 9..6 ампер.
Шаг 5. Чтобы найти общую емкость жгута, умножьте общее количество проводов размера 22 на уменьшенную емкость (25 × 7,2 = 180,0 ампер) и добавьте к этому количеству проводов размера 20, умноженное на уменьшенную емкость (10 × 9,6 = 96,8 ампер) и умножьте полученную сумму на 20-процентный коэффициент мощности жгута проводов.
Таким образом, общая емкость жгута составляет (180,0 + 96,0) × 0,20 = 55,2 ампер. Было определено, что общий ток жгута не должен превышать 55,2 А, провод размера 22 не должен выдерживать более 7,2 ампер, а провод размера 20 не должен выдерживать более 9 ампер..6 ампер.
Шаг 6 — Определите фактический ток цепи для каждого провода в пучке и для всего пучка. Если значения, рассчитанные на шаге 5, превышены, выберите провод следующего большего размера и повторите расчеты.
Пример 2
Предположим, что жгут (открытый или в оплетке), состоящий из 12 медных проводов размера 12, рассчитанных на 200 °C, работает при температуре окружающей среды 25 °C на уровне моря и 60 °C на высоте 20 000 футов. высота. Все 12 проводов работают на максимальной мощности или близкой к ней.
Шаг 1. См. кривую одиночного провода на рис. 3 на открытом воздухе, определите разность температур провода, чтобы определить номинальные характеристики на открытом воздухе.
Поскольку провод находится при температуре окружающей среды 25 °C и 60 °C и рассчитан на 200 °C, разница температур составляет 200 °C – 25 °C = 175 °C и 200 °C – 60 °C = 140 °C. , соответственно. Следуйте линиям разницы температур 175 °C и 140 °C на рисунке 2, пока каждая из них не пересечет линию размера провода. Параметры свободного воздуха размера 12 составляют 68 ампер и 59 ампер соответственно.
Шаг 2. См. кривые снижения номинальных характеристик на рис. 4. Кривая 100 % выбрана, поскольку мы знаем, что все 12 проводов несут полную нагрузку. Найдите 12 (по горизонтальной оси), так как в жгуте 12 проводов, и определите коэффициент снижения номинальных характеристик 0,43 (по вертикальной оси) по кривой 100 процентов.
Шаг 3 — Уменьшите номинальный ток для размера № 12, умножив 68 ампер и 61 ампер на 0,43, чтобы получить 29,2 ампер и 25,4 ампер соответственно.
Шаг 4 — См. кривую снижения номинальных характеристик по высоте на рис. 5, обратите внимание на уровень моря и 20 000 футов (по горизонтальной оси), так как именно в этих условиях перевозится груз.
Провод должен быть снижен в 1,0 и 0,9 раза.1 соответственно.
Шаг 5 — Уменьшите номинальный ток 12-го размера в характеристиках пакета путем умножения 29,2 А на уровне моря и 25,4 А на высоте 20 000 футов на 1,0 и 0,91 соответственно, чтобы получить 29,2 А и 23,1 А. Общая емкость пучка на уровне моря и температуре окружающей среды 25 °C составляет 29,2 × 12 = 350,4 ампер. На высоте 20 000 футов и температуре окружающей среды 60 °C емкость пучка составляет 23,1 × 12 = 277,2 ампер. Каждый провод размера 12 может передавать ток 29,2 А на уровне моря при температуре окружающей среды 25 °C или 23,1 А на высоте 20 000 футов и температуре окружающей среды 60 °C.
Шаг 6 — Определите фактический ток цепи для каждого провода в жгуте и для жгута. Если значения, рассчитанные на шаге 5, превышены, выберите провод следующего большего размера и повторите расчеты.
Допустимое падение напряжения
Падение напряжения в главных силовых проводах от источника генерации или батареи до шины не должно превышать 2 процентов от регулируемого напряжения, когда генератор работает на номинальном токе или батарея разряжается при 5 -минутная ставка.
Таблицы, показанные на рисунке 9определяет максимально допустимое падение напряжения в цепях нагрузки между шиной и заземлением используемого оборудования.
Это напряжение указывается в верхней части шкалы, а соответствующий предел падения напряжения для непрерывной работы — в нижней. Шкала (наклонные линии) в верхней части диаграммы представляет ампер. Шкала в нижней части диаграммы соответствует калибру проволоки.
Рассчитанные значения являются приблизительными.
Растяжение приблизительно пропорционально приложенной нагрузке. Когда нагрузка снимается, трос, подвергнутый упругому растяжению, возвращается к своей приблизительной первоначальной длине при условии, что растяжение не достигло предела текучести металла.
Для прецизионных приложений с малым натяжением кабеля погрешность обычно составляет менее 0,01% от полного диапазона шкалы датчика положения. Это связано с тем, что номинальная прочность кабеля намного больше, чем нагрузка, приложенная к кабелю.
