Как рассчитать сечение кабеля по мощности нагрузки. Какие факторы влияют на выбор сечения проводов. Как избежать перегрева и возгорания проводки. Таблицы для подбора сечения кабеля.
Зачем нужен правильный расчет сечения кабеля
Правильный выбор сечения кабеля крайне важен для обеспечения безопасности электропроводки. Недостаточное сечение проводов может привести к следующим проблемам:
- Перегрев кабеля и разрушение изоляции
- Короткое замыкание
- Возгорание проводки и пожар
- Поражение электрическим током
- Выход из строя электроприборов
Поэтому крайне важно уметь правильно рассчитывать необходимое сечение кабеля с учетом планируемой нагрузки. Это позволит обеспечить долгую и безопасную эксплуатацию электропроводки.
Основные факторы, влияющие на выбор сечения кабеля
При расчете сечения кабеля необходимо учитывать следующие факторы:
- Суммарная мощность подключаемых электроприборов
- Длина кабельной линии
- Способ прокладки кабеля (открытый или закрытый)
- Материал токопроводящих жил (медь или алюминий)
- Тип изоляции кабеля
- Температура окружающей среды
Рассмотрим, как правильно учесть эти факторы при выборе сечения проводов.
Расчет сечения кабеля по мощности нагрузки
Самый простой способ подобрать сечение кабеля — по суммарной мощности подключаемых электроприборов. Для этого нужно:
- Определить мощность всех электроприборов, которые будут подключены к линии
- Сложить эти значения
- Добавить 20-30% запаса мощности
- По таблице подобрать сечение кабеля, соответствующее полученной мощности
Рассмотрим пример. Допустим, нужно подобрать кабель для подключения электроплиты мощностью 3 кВт. Расчет будет следующим:
- Мощность плиты: 3 кВт
- Добавляем 30% запаса: 3 кВт * 1.3 = 3.9 кВт
- По таблице для медного кабеля при 220В находим ближайшее большее значение — 4 кВт
- Этому значению соответствует сечение 2.5 мм²
Таким образом, для подключения электроплиты мощностью 3 кВт потребуется медный кабель сечением 2.5 мм².
Таблица выбора сечения кабеля по мощности
Эта таблица поможет легко подобрать сечение медного или алюминиевого кабеля по суммарной мощности нагрузки:
| Сечение, мм² | Медный кабель, кВт | Алюминиевый кабель, кВт |
|---|---|---|
| 1.5 | 3.3 | 2.0 |
| 2.5 | 5.5 | 3.4 |
| 4 | 7.4 | 5.5 |
| 6 | 11 | 7.7 |
| 10 | 15 | 11 |
При выборе сечения всегда округляйте в большую сторону до ближайшего стандартного значения.
Как учесть длину кабеля при расчете сечения
- До 50 м — сечение по таблице
- 50-100 м — увеличить сечение на 1 ступень
- Более 100 м — увеличить сечение на 2 ступени
Например, если по расчету требуется кабель 2.5 мм², то при длине 70 м нужно взять 4 мм², а при 120 м — уже 6 мм².
Выбор сечения кабеля с учетом способа прокладки
Способ прокладки кабеля влияет на его охлаждение и допустимый ток. При закрытой прокладке (в трубах, коробах) охлаждение хуже, поэтому требуется большее сечение. Можно использовать следующие коэффициенты:
- Открытая прокладка — коэффициент 1
- В трубах, коробах — коэффициент 0.8
- Замоноличенная прокладка — коэффициент 0.7
То есть для закрытой прокладки расчетное сечение нужно увеличить в 1.25-1.4 раза.
Особенности выбора алюминиевых и медных кабелей
При выборе между медным и алюминиевым кабелем нужно учитывать следующее:
- Алюминий имеет меньшую проводимость, поэтому сечение должно быть в 1.5-1.8 раза больше, чем у медного кабеля
- Алюминий более хрупкий, со временем окисляется в местах соединений
- Медь более надежна и долговечна, но дороже
- Для домашней проводки рекомендуется использовать медные кабели
В целом, медные кабели предпочтительнее для большинства бытовых применений благодаря своей надежности и долговечности.
Типичные ошибки при расчете сечения кабеля
При выборе сечения проводов часто допускают следующие ошибки:
- Не учитывают запас мощности 20-30%
- Не округляют расчетное сечение в большую сторону
- Не учитывают способ прокладки кабеля
- Выбирают алюминиевый кабель того же сечения, что и медный
- Не учитывают длину линии при большой протяженности
Избегая этих ошибок, вы сможете правильно подобрать сечение кабеля и обеспечить безопасность электропроводки.
Заключение
Правильный расчет сечения кабеля — важнейший этап проектирования электропроводки. Учет всех факторов позволит выбрать оптимальное сечение проводов, обеспечивающее надежность и безопасность. При наличии сомнений лучше проконсультироваться со специалистом-электриком. Грамотный подход к выбору кабелей поможет избежать проблем с проводкой в будущем.
Как рассчитать нагрузку на кабель?
Для чего необходимо проводить расчет нагрузки на кабель?
Один из основных параметров, определяющих стоимость кабеля – его сечение. Чем оно больше, тем выше его цена. Но если купить недорогой провод, сечение которого не соответствует нагрузкам в контуре, повышается плотность тока. Из-за этого увеличивается сопротивление и выделение тепловой энергии при прохождении электричества. Потери же электроэнергии возрастают, а эффективность системы снижается. На протяжении всего срока эксплуатации потребитель оплачивает значительные потери электроэнергии. Но это не единственный минус установки кабеля с неправильно выбранным сечением. Из-за повышенного выделения тепла чрезмерно нагревается изоляция проводов – это сокращает срок использования проводов и нередко становится причиной короткого замыкания.
Расчет нагрузки на кабель позволяет:
Уменьшить счета за электроэнергию;
Увеличить срок службы проводки;
Снизить риск возникновения короткого замыкания.
Какие потери возникают при прохождении электрического тока?
При выполнении расчета нагрузки на кабель нужно учитывать:
1. Потери электрического тока при прохождении по проводамПеремещение электричества от генератора тока к приемникам (бытовой технике, электрооборудованию, осветительным приборам) сопровождается высвобождением тепловой энергии. Этот физический процесс не приносит пользы. Выделяющееся тепло нагревает изоляционные оболочки, что приводит к сокращению срока их службы. Они становятся более хрупкими и быстро разрушаются. Нарушение целостности изоляции может стать причиной короткого замыкания при соприкосновении проводов друг с другом, а при контакте с человеком – опасной травмы.
Превращение электрической энергии в тепловую происходит из-за сопротивления, которое увеличивается по мере роста плотности проходящего тока. Эта величина рассчитывается по формуле:
Ј = I/S а/мм2
где
- I – сила тока;
- S – поперечное сечение провода.
При монтаже внутренней электропроводки плотность тока должна быть не выше 6 А/мм2. Для других работ расчет сечения кабеля по току производится на основании таблиц, содержащихся в Правилах устройства и технической эксплуатации электроустановок (ПУЭ и ПТЭЭП).
Если рассчитанное значение плотности больше рекомендованного необходимо купить кабель с большим сечением провода. Несмотря на увеличение стоимости проводки, такое решение оправдано с экономической точки зрения. Выбор кабеля для проводки с оптимальным размером сечения в несколько раз увеличит ее срок безопасной эксплуатации и сократит потери электричества при прохождении по проводам.
2. Потери, возникающие из-за электрического сопротивления материалов
Сопротивление материалов, возникающее в процессе передачи электрического тока, приводит не только к выделению тепловой энергии и нагреву проводов. Также происходят потеря напряжения, что негативно сказывается на работе электрооборудования, бытовой техники и осветительных приборов.
При монтаже электропроводки необходимо рассчитать и величину сопротивления линии (Rл). Она рассчитывается по формуле:
Rл = ρ(l/S)
где
- ρ – удельное сопротивление материала, из которого изготовлен провод;
- l – длина линии;
- S – поперечное сечение провода.
Падение напряжения определяется как ΔUл = IRл, и его величина должна составлять не более 5% от исходного, а для осветительных нагрузок – не более 3%. Если же она больше, необходимо выбрать кабель с большим сечением или изготовленный из другого материала, с меньшим удельным сопротивлением. В большинстве случаев и с технической, и с экономической точки зрения целесообразно увеличить площадь сечения кабеля.
Выбор материала кабеля
Наш каталог кабельной продукции в Бресте включает большой выбор кабелей, изготовленных из различных материалов:
Медь имеет очень низкое удельное сопротивление (ниже только у золота), поэтому проводимость медных проводов значительно выше, чем у алюминиевых.
Она не окисляется, что существенно увеличивает срок эффективной эксплуатации. Металл очень гибкий, кабель можно многократно складывать и сворачивать. Благодаря высокой пластичности возможно изготовление более тонких жил (изготавливаются медные жилы й от 0,3 мм2, минимальный размер алюминиевой жилы – 2,5 мм2).
Более низкое удельное сопротивление позволяет уменьшить выделение тепловой энергии при прохождении тока, поэтому при прокладке внутренней проводки в жилых помещениях разрешается использовать только медные провода.
Удельное сопротивление алюминия выше, чем у золота, меди и серебра, но ниже, чем у других металлов и сплавов.
Главное преимущество алюминиевого кабеля перед медным – его цена в несколько раз ниже. Также он значительно легче, что облегчает монтаж электросетей. При монтаже электросетей большой протяженностью эти характеристики имеют решающее значение.
Алюминий не подвержен коррозии, но при контакте с воздухом на его поверхности образовывается пленка.
Она защищает металл от воздействия атмосферной влаги, но практически не проводит ток. Эта особенность осложняет соединение кабелей.
Основные виды расчета сечения
Расчет нагрузок на провод должен быть выполнен по всем значимым характеристикам:
По мощности
Определяется суммарная мощность всех приборов, потребляющих электроэнергию в доме, квартире, в производственном цеху. Потребляемая мощность бытовой техники и электрооборудования указывается производителем.
Также необходимо учесть электроэнергию, потребляемую осветительными приборами. Все электроприборы в домашних условиях редко работают одновременно, но расчет сечения кабеля по мощности выполняется с запасом, что позволяет сделать электропроводку более надежной и безопасной. Для промышленных объектов выполняется более сложный расчет с использованием коэффициентов спроса и одновременности.
По напряжению
Расчет сечения кабеля по напряжению производится исходя из вида электрической сети. Она может быть однофазной (в квартирах многоэтажных домов и большинстве индивидуальных коттеджей) и трехфазной (на предприятиях). Напряжение в однофазной сети составляет 220 В, в трехфазной – 380 В.
Если суммарная мощность электроприборов в квартире равна 15 кВт, то для однофазной проводки этот показатель и будет равен 15кВт, а для трехфазной он будет в 3 раза меньше – 5 кВт. Но при монтаже трехфазной проводки используется кабель с меньшим сечением, но содержащий не 3, а 5 жил.
По нагрузке
Расчет сечения кабеля по нагрузке также требует подсчета суммарной мощности электрооборудования. Желательно увеличить эту величину на 20-30%. Проводка выполняется на длительный срок, а количество бытовой техники в квартире или оборудования в цеху может увеличиться.
Затем следует определить, какое оборудование может быть включено одновременно.
Этот показатель может существенно отличаться в разных домах. У одних большое количество бытовой техники или электрооборудования, которым пользуются несколько раз в месяц или в год. У других в доме – только необходимые, но часто используемые электроприборы.
В зависимости от величины коэффициента одновременности мощность может как незначительно, так и в несколько раз отличаться от нагрузки.
| Сечение жил, мм2 | Кабели с медными жилами | Кабели с алюминиевыми жилами | ||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |
| 0,5 | 2,4 | - | - | - |
| 0,75 | 3,3 | - | - | - |
| 1 | 3,7 | 6,4 | - | - |
| 1,5 | 5 | 8,7 | - | - |
| 2 | 5,7 | 9,8 | 4,6 | 7,9 |
| 2,5 | 6,6 | 11 | 5,2 | 9,1 |
| 4 | 9 | 15 | 7 | 12 |
| 5 | 11 | 19 | 8,5 | 14 |
| 10 | 17 | 30 | 13 | 22 |
| 16 | 22 | 38 | 16 | 28 |
| 25 | 30 | 53 | 23 | 39 |
| 35 | 37 | 64 | 28 | 49 |
| Сечение жил, мм2 | Кабели с медными жилами | Кабели с алюминиевыми жилами | ||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |
| 1 | 3 | 5,3 | - | - |
| 1,5 | 3,3 | 5,7 | - | - |
| 2 | 4,1 | 7,2 | 3 | 5,3 |
| 2,5 | 4,6 | 7,9 | 3,5 | 6 |
| 4 | 5,9 | 10 | 4,6 | 7,9 |
| 5 | 7,4 | 12 | 5,7 | 9,8 |
| 10 | 11 | 19 | 8,3 | 14 |
| 16 | 17 | 30 | 12 | 20 |
| 25 | 22 | 38 | 14 | 24 |
| 35 | 29 | 51 | 16 | - |
По току
Для расчета номинального тока используется величина суммарной мощности нагрузки.
Зная ее, максимально разрешенную нагрузку по току рассчитывают по формуле:
I = P/U*cosφ
где
- I – номинальн. ток;
- P – суммарн. мощность;
- U – напряжение;
- cosφ – коэфф-т мощности.
На основании полученной величины находим оптимальный размер сечение кабеля в таблицах.
| Сечение жил, мм | Медные жилы, провода и кабели | |
|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |
| 1,5 | 19 | 16 |
| 2,5 | 27 | 25 |
| 4 | 38 | 30 |
| 6 | 46 | 40 |
| 10 | 70 | 50 |
| 16 | 85 | 75 |
| 25 | 115 | 90 |
| 35 | 135 | 115 |
| 50 | 175 | 145 |
| 70 | 215 | 180 |
| 95 | 260 | 220 |
| 120 | 300 | 260 |
Важные нюансы для правильного расчета нагрузки на кабель
При работе с таблицей, следует обращать внимание, для какого вида электропроводки она составлена (однофазной или трехфазной), для открытой или скрытой проводки, для медного или алюминиевого кабеля.
При выборе и заказе провода важно различать такие характеристики как сечение и диаметр. Если диаметр провода 8 мм2, его сечение равно S = (π/4) х D² = 50 мм2.
Для расчета сечения многожильного провода, применяется формула:
S = N *(D²/1.27)
где
- N – количество жил.
Чтобы заказать кабельную продукцию или задать вопросы относительно ее характеристик и особенностей выбора, звоните по телефонам: +375 (162) 44-66-60.
Нагрузка 3 квт какое сечение провода — как рассчитать мощность кабеля?
Как выбрать сечение кабеля
При прокладке электропроводки требуется знать, кабель с жилами какого сечения вам надо будет прокладывать. Выбор сечения кабеля можно делать либо по потребляемой мощности, либо по потребляемому току. Также учитывать надо длину кабеля и способ укладки.
Выбираем сечение кабеля по мощности
Подобрать сечение провода можно по мощности приборов, которые будут подключаться.
Эти приборы называются нагрузкой и метод может еще называться «по нагрузке». Суть его от этого не меняется.
Выбор сечения кабеля зависит от мощности и силы тока
Собираем данные
Для начала находите в паспортных данных бытовой техники потребляемую мощность, выписываете ее на листочек. Если так проще, можно посмотреть на шильдиках — металлических пластинах или стикерах, закрепленных на корпусе техники и аппаратуры. Там есть основная информация и, чаще всего, присутствует мощность. Опознать ее проще всего по единицам измерения. Если изделие произведено в России, Белоруссии, Украине обычно стоит обозначение Вт или кВт, на оборудовании из Европы, Азии или Америки стоит обычно английское обозначение ваттов — W, а потребляемая мощность (нужна именно она) обозначается сокращением «TOT» или TOT MAX.
Пример шильдика с основной технической информацией. Нечто подобное есть на любой технике
Если и этот источник недоступен (информация затерлась, например, или вы только планируете приобрести технику, но еще не определились с моделью), можно взять среднестатистические данные.
Для удобства они сведены в таблицу.
Таблица потребляемой мощности различных электроприборов
Находите ту технику, которую планируете ставить, выписываете мощность. Дана она порой с большим разбросом, так что иногда трудно понять, какую цифру брать. В данном случае, лучше брать по-максимуму. В результате при расчетах у вас будет несколько завышена мощность оборудования и потребуется кабель большего сечения. Но для вычисления сечения кабеля это хорошо. Горят только кабели с меньшим сечением, чем это необходимо. Трассы с большим сечением работают долго, так как греются меньше.
Суть метода
Чтобы подобрать сечение провода по нагрузке, складываете мощности приборов, которые будут подключаться к данному проводнику. При этом важно, чтобы все мощности были выражены в одинаковых единицах измерения — или в ваттах (Вт), или в киловаттах (кВт). Если есть разные значения, приводим их к единому результату. Для перевода киловатты умножают на 1000, и получают ватты.
Например, переведем в ватты 1,5 кВт. Это будет 1,5 кВт * 1000 = 1500 Вт.
Если необходимо, можно провести обратное преобразование — ватты перевести в киловатты. Для это цифру в ваттах делим на 1000, получаем кВт. Например, 500 Вт / 1000 = 0,5 кВт.
Далее, собственно, начинается выбор сечения кабеля. Все очень просто — пользуемся таблицей.
Чтобы найти нужное сечение кабеля в соответствующем столбике — 220 В или 380 В — находим цифру, которая равна или чуть больше посчитанной нами ранее мощности. Столбик выбираем исходя из того, сколько фаз в вашей сети. Однофазная — 220 В, трехфазная 380 В.
В найденной строчке смотрим значение в первом столбце. Это и будет требуемое сечение кабеля для данной нагрузки (потребляемой мощности приборов). Кабель с жилами такого сечения и надо будет искать.
Немного о том, медный провод использовать или алюминиевый. В большинстве случаев, при прокладке проводки в доме или квартире, используют кабели с медными жилами. Такие кабели дороже алюминиевых, но они более гибкие, имеют меньшее сечение, работать с ними проще.
Но, медные кабели с большого сечения, ничуть не более гибкие чем алюминиевые. И при больших нагрузках — на вводе в дом, в квартиру при большой планируемой мощности (от 10 кВт и больше) целесообразнее использовать кабель с алюминиевыми проводниками — можно немного сэкономить.
Как рассчитать сечение кабеля по току
Можно подобрать сечение кабеля по току. В этом случае проводим ту же работу — собираем данные о подключаемой нагрузке, но ищем в характеристиках максимальный потребляемый ток. Собрав все значения, суммируем их. Затем пользуемся все той же таблицей. Только ищем ближайшее большее значение в столбике, подписанном «Ток». В той же строке смотрим сечение провода.
Например, надо подключить варочную панель с пиковым потреблением тока 16 А. Будем прокладывать медный кабель, потому смотрим в соответствующей колонке — третья слева. Так как нет значения ровно 16 А, смотрим в строчке 19 А — это ближайшее большее. Подходящее сечение 2,0 мм2. Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.
При подключении мощных бытовых электроприборов от щитка тянут отдельную линию электропитания. В этом случае выбор сечения кабеля несколько проще — требуется только одно значение мощности или тока
Обращать внимание не строчку с чуть меньшим значением нельзя. В этом случае при максимальной нагрузке проводник будет сильно греться, что может привести к тому, что расплавится изоляция. Что может быть дальше? Может сработать автомат защиты, если он установлен. Это самый благоприятный вариант. Может выйти из строя бытовая техника или начаться пожар. Потому выбор сечения кабеля всегда делайте по большему значению. В этом случае можно будет позже установить оборудование даже немного больше по мощности или потребляемому току без переделки проводки.
Расчет кабеля по мощности и длине
Если линия электропередачи длинная — несколько десятков или даже сотен метров — кроме нагрузки или потребляемого тока необходимо учитывать потери в самом кабеле. Обычно большие расстояния линий электропередачи при вводе электричества от столба в дом. Хоть все данные должны быть указаны в проекте, можно перестраховаться и проверить. Для этого надо знать выделенную мощность на дом и расстояние от столба до дома. Далее по таблице можно подобрать сечение провода с учетом потерь на длине.
Таблица определения сечения кабеля по мощности и длине
Вообще, при прокладке электропроводки, лучше всегда брать некоторый запас по сечению проводов. Во-первых, при большем сечении меньше будет греться проводник, а значит и изоляция. Во-вторых, в нашей жизни появляется все больше устройств, работающих от электричества. И никто не может дать гарантии, что через несколько лет вам не понадобиться поставить еще пару новых устройств в дополнение к старым. Если запас существует, их можно будет просто включить. Если его нет, придется мудрить — или менять проводку (снова) или следить за тем, чтобы не включались одновременно мощные электроприборы.
Открытая и закрытая прокладка проводов
Как все мы знаем, при прохождении тока по проводнику он нагревается. Чем больше ток, тем больше тепла выделяется. Но, при прохождении одного и того же тока, по проводникам, с разным сечением, количество выделяемого тепла изменяется: чем меньше сечение, тем больше выделяется тепла.
В связи с этим, при открытой прокладке проводников его сечение может быть меньше — он быстрее остывает, так как тепло передается воздуху. При этом проводник быстрее остывает, изоляция не испортится. При закрытой прокладке ситуация хуже — медленнее отводится тепло. Потому для закрытой прокладке — в кабель каналах, трубах, в стене — рекомендуют брать кабель большего сечения.
Выбор сечения кабеля с учетом типа его прокладки также можно провести при помощи таблицы. Принцип описывали раньше, ничего не изменяется. Просто учитывается еще один фактор.
Выбор сечения кабеля в зависимости от мощности и типа прокладки
И напоследок несколько практических советов. Отправляясь на рынок за кабелем, возьмите с собой штангенциркуль . Слишком часто заявленное сечение не совпадает с реальностью. Разница может быть в 30-40%, а это очень много. Чем вам это грозит? Выгоранием проводки со всеми вытекающими последствиями. Потому лучше прямо на месте проверять действительно ли у данного кабеля требуемое сечение жилы (диаметры и соответствующие сечения кабеля есть в таблице выше). А подробнее про определение сечения кабеля по его диаметру можно прочесть тут.
Расчет сечения кабеля по мощности: практические советы от профессионалов
Умение правильно выбрать сечение кабеля со временем может пригодиться каждому, и для этого необязательно быть квалифицированным электриком. Неверно рассчитав кабель, можно подвергнуть себя и своё имущество серьёзному риску — чересчур тонкие провода будут сильно греться, что может привести к появлению возгорания.
Для чего нужен расчёт сечения кабеля
В главную очередь, проведение этой несильно сложной процедуры необходимо для обеспечения безопасности как самого помещения, так и находящихся в нём людей. На сегодня человечеством не изобретено более удобного метода распределения и доставки электрической энергии до потребителя, как по проводам. Людям практически ежедневно необходимы услуги электрика — кто-то нуждается в подключении розетки, кому-то необходимо установить светильник и т. д. Из этого выходит, что с операцией подбора требуемого сечения связана даже такая, казалось бы, незначительная процедура, как установка нового светильника. Что же тогда говорить о подключении электрической плиты или водонагревателя?
Несоблюдение норм может привести к нарушению целостности проводки, что нередко становится причиной короткого замыкания или даже поражения электрическим током.
Если при выборе сечения кабеля допустить ошибку, и приобрести кабель с меньшей площадью проводника, то это приведёт к постоянному нагреву кабеля, что станет причиной разрушения его изоляции. Естественно, все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации проводки — нередки случаи, когда через месяц после успешного монтажа электропроводка переставала работать, и требовалось вмешательство специалиста.
Следует помнить, что от правильно подобранного значения сечения кабеля напрямую зависит электро и пожаробезопасность в здании, а значит, и жизнь самих жильцов.
Конечно, каждый собственник желает как можно больше сэкономить, но не стоит делать это ценой своей жизни, ставя её под угрозу — ведь в результате короткого замыкания может случиться пожар, который вполне может уничтожить все имущество.
Во избежание этого, перед началом электромонтажных работ следует подобрать кабель оптимального сечения. Для подбора необходимо учитывать несколько факторов:
- общее количество электротехнических устройств, находящихся в помещении;
- совокупную мощность всех приборов и потребляемую ими нагрузку. К полученному значению следует добавить «про запас» 20–30%;
- затем, путём нехитрых математических расчётов, перевести полученное значение в сечение провода, учитывая при этом материал проводника.
Внимание! Ввиду более низкой электропроводимости, провода с алюминиевыми жилами должны приобретаться с большим сечением, нежели медные.
Что влияет на нагрев проводов
Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:
- Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
- Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
- Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
- Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
- Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.
Как делается расчёт потребляемой мощности
Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.
Последовательность действий при расчёте сечения такова:
- Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
- Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
- Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
- Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.
Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока.
На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.
Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².
Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).
Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.
Особенности расчёта мощности скрытой проводки
Если проектной документацией подразумевается использование скрытой проводки, то необходимо приобретать кабельную продукцию «с запасом» — к полученному значению сечения кабеля следует прибавить порядка 20–30%. Это делается во избежание нагрева кабеля в процессе эксплуатации. Дело в том, что в условиях стеснённого пространства и отсутствия доступа воздуха нагрев кабеля происходит значительно интенсивнее, чем при монтаже открытой проводки. Если же в закрытых каналах предусматривается укладка не одного кабеля, а сразу нескольких, то следует увеличить сечение каждого провода не менее чем на 40%. Также не рекомендуется плотно укладывать различные провода — в идеале каждый кабель должен находиться гофротрубе, обеспечивающей его дополнительную защиту.
Важно! Именно по значению потребляемой мощности профессиональные электрики ориентируются при выборе сечения кабеля, и только такой способ является корректным.
Как рассчитать сечения кабеля по мощности
При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.
При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:
I=(P1+P2+…+Pn)/220
и получаем значение общей силы тока.
Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 — номинальный вольтаж.
Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:
I=(P1+P2+….+Pn)/√3/380.
Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.
Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.
Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.
Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.
I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.
Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу «пяти ампер» к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:
11 А+5 А=16 А.
Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².
Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока
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.
Таблица сечения медного кабеля
Таблица сечения алюминиевого кабеля
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.
Расчёт сечения кабеля по мощности и току: как правильно рассчитать проводку
Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.
Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.
Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.
Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.
Расчет сечения по мощности потребителей
Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.
Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.
Галерея изображений Фото из Различные виды кабеля для устройства проводки Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации Число жил в различных марках кабеля Варианты многожильного кабеля
Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:
P = (P1+P2+..PN)*K*J,
Где:
- P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
- P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.
Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.
Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.
Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)
Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности
Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с реактивной мощностью.
Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД, в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.
К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.
Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:
P = U * I,
Где:
- P – мощность в Вт;
- U – напряжение в В;
- I – сила тока в А.
Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.
При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)
К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.
Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику
Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.
Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.
Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.
Для нахождения полной мощности применяют формулу:
P = Q / cosφ,
Где Q – реактивная мощность в ВАрах.
Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.
Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:
P = 1200/0,7 = 1714 Вт
Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.
Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса
K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.
Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.
J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.
Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.
Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом
Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.
Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.
В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:
S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот
D = √(4*S / π)
Для проводников прямоугольного сечения:
S = h * m,
Где:
- S – площадь жилы в мм2;
- R – радиус жилы в мм;
- D – диаметр жилы в мм;
- h, m – ширина и высота соответственно в мм;
- π – число пи, равное 3,14.
Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:
S = N*D2/1,27,
Где N – число проволочек в жиле.
Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.
Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.
Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.
Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике
Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.
Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)
Решение:
Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:
P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт
Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.
Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.
Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.
Галерея изображений Фото из Помещение с максимальным числом бытовой техники Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов Подключение мощных энергопотребителей Блок-розетка для маломощного оборудования Варочная поверхность требует правильного подключения Силовая электролиния для стиральной машины Отдельные силовые ветки для холодильников Мощные потребители энергии в санузлах и ванных
Расчет сечения по току
Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.
Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:
- выбор мощности всех потребителей;
- расчет токов, проходящих по проводнику;
- выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.
Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.
Этап #1 — расчет силы тока по формулам
Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:
«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)
Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:
I = P/Uл,
Где:
- I — cила тока, принимается в амперах;
- P — мощность в ваттах;
- Uл — линейное напряжение в вольтах.
Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.
Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:
- Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
- Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.
Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:
- Uл = 220 В для однофазного напряжения.
- Uл = 380 В для трехфазного напряжения.
Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:
I = (I1+I2+…IN)*K*J,
Где:
- I – суммарная сила тока в амперах;
- I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
- K – коэффициент одновременности;
- J – коэффициент запаса.
Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.
Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.
Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.
Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.
Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам
В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.
Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.
При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.
Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.
Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)
Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой статье.
Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)
При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:
- 0,68 если 5-6 жил;
- 0,63 если 7-9 жил;
- 0,6 если 10-12 жил.
Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».
Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.
По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.
Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.
Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле
Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.
Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле
Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).
Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников
Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):
Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)
Расчет и выбор медных жил до 6 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 ведется как для длительного тока.
В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:
0,875 * √Тпв
где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.
Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.
При выборе кабеля для разводки электричества в деревянном доме особое внимание уделяют его огнестойкости.
Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере
Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:
- трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
- трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
- бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;
Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.
Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети
Решение.
Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:
Uл = 220 * √3 = 380 В
Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:
Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт
Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт
Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:
Iтех = 35700 / 220 = 162 А
Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:
Iобор = 14300 / 380 = 38 А
Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:
Iтех = 162 / 3 = 54 А
Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:
Iф = 38 + 54 = 92 А
Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:
Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А
Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм2.
Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.
Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:
D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм
Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.
О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть .
Расчет падения напряжения
Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.
Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.
Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)
В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.
Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:
R = 2*(ρ * L) / S,
Uпад = I * R,
U% = (Uпад / Uлин) * 100,
Где:
- 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
- R – сопротивление проводника, Ом;
- ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
- S – сечение проводника, мм2;
- Uпад – напряжение падения, В;
- U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.
Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.
Пример расчета переноски
Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.
Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам
Решение:
Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:
R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом
Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:
I = 7000 / 220 = 31.8 А
Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:
Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В
Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.
Выводы и полезное видео по теме
Расчет сечения проводника по формулам:
Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:
Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.
На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.
Таблица зависимости сечения провода от нагрузки
При монтаже электропроводки в квартире или в частном доме очень важно правильно подобрать сечение провода. Если взять слишком толстый кабель, то это «влетит вам в копеечку», так как его цена напрямую зависит от диаметра (сечения) токопроводящих жил. Применение же тонкого кабеля приводит к его перегреву и при несрабатывании защиты возможно оплавление изоляции, короткое замыкание и как следствие — пожар. Наиболее правильным будет выбор сечения провода в зависимости от нагрузки, что отражено в приведенных ниже таблицах.
Сечение кабеля
Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.
Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.
Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5 мм², а на освещение — 1,0-1,5мм².
Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.
Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².
Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении.
При прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.
Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).
Таблица нагрузок по сечению кабеля:
| Сечение кабеля, мм² | Проложенные открыто | Проложенные в трубе | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| медь | алюминий | медь | алюминий | |||||||||
| ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | |||||
| 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | |||||
| 0.5 | 11 | 2.4 | ||||||||||
| 0.75 | 15 | 3.3 | ||||||||||
| 1 | 17 | 3.7 | 6.4 | 14 | 3 | 5.3 | ||||||
| 1.5 | 23 | 5 | 8.7 | 15 | 3.3 | 5.7 | ||||||
| 2.5 | 30 | 6.6 | 11 | 24 | 5.2 | 9.1 | 21 | 4.6 | 7.9 | 16 | 3.5 | 6 |
| 4 | 41 | 9 | 15 | 32 | 7 | 12 | 27 | 5.9 | 10 | 21 | 4.6 | 7.9 |
| 6 | 50 | 11 | 19 | 39 | 8.5 | 14 | 34 | 7.4 | 12 | 26 | 5.7 | 9.8 |
| 10 | 80 | 17 | 30 | 60 | 13 | 22 | 50 | 11 | 19 | 38 | 8.3 | 14 |
| 16 | 100 | 22 | 38 | 75 | 16 | 28 | 80 | 17 | 30 | 55 | 12 | 20 |
| 25 | 140 | 30 | 53 | 105 | 23 | 39 | 100 | 22 | 38 | 65 | 14 | 24 |
| 35 | 170 | 37 | 64 | 130 | 28 | 49 | 135 | 29 | 51 | 75 | 16 | 28 |
Для самостоятельного расчета необходимого сечение кабеля, например, для ввода в дом, можно воспользоваться кабельным калькулятором или выбрать необходимое сечение по таблице.
Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабели в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя.
При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п.
- Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
- поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
- поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
- поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
- поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.
Расчет сечения провода
Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть, каждый человек, не имея под рукой интернет, где в свободном доступе ПУЭ с таблицами имеется, может самостоятельно определить сечение кабеля по току. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.
Если рассмотреть сечение кабеля, то это круг с определенным диаметром.
Существует формула площади круга: S= 3,14*D²/4, где 3,14 – это Архимедово число, «D» — диаметр измеренной жилы. Формулу можно упростить: S=0,785*D².
Если провод состоит из нескольких жил, то замеряется диаметр каждой, вычисляется площадь, затем все показатели суммируются. А как вычислить сечение кабеля, если каждая его жила состоит из нескольких тоненьких проводков?
Процесс немного усложняется, но не сильно. Для этого придется подсчитать количество проводков в одной жиле, измерить диаметр одного проводка, вычислить его площадь по описанной формуле и умножить данный показатель на количество проводков. Это и будет сечение одной жилы. Теперь необходимо это значение умножить на количество жил.
Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, надо просто замерить диаметр одной жилы, состоящий из нескольких проводов. Снимать размеры надо аккуратно, чтобы не смять жилу. Обратите внимание, что этот диаметр не является точным, потому что между проводками остается пространство.
Соотношение тока и сечения
Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее будет проходить. То же самое и с проводами.
Чем больше их площадь, тем большей силы ток, через них пройдет, тем большую нагрузку такой провод выдерживает. При этом кабель не будет перегреваться, что является самым важным требованием правил пожарной безопасности.
Поэтому связка сечение – ток является основным критерием, который используется в подборе электрических проводов в разводке. Поэтому вам необходимо сначала разобраться, сколько бытовых приборов и какой общей мощности будет подключены к каждому шлейфу.
| Сечение жилы провода, мм2 | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||
|---|---|---|---|---|
| Ток, А | Мощность, Вт | Ток, А | Мощность, Вт | |
| 0.5 | 6 | 1300 | ||
| 0.75 | 10 | 2200 | ||
| 1 | 14 | 3100 | ||
| 1.5 | 15 | 3300 | 10 | 2200 |
| 2 | 19 | 4200 | 14 | 3100 |
| 2.5 | 21 | 4600 | 16 | 3500 |
| 4 | 27 | 5900 | 21 | 4600 |
| 6 | 34 | 7500 | 26 | 5700 |
| 10 | 50 | 11000 | 38 | 8400 |
| 16 | 80 | 17600 | 55 | 12100 |
| 25 | 100 | 22000 | 65 | 14300 |
К примеру, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновка, кофемолка и кофеварка, электрочайник иногда посудомоечная машина. То есть, все эти прибору могут в один момент быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и используется суммарная мощность помещения.
Узнать потребляемую мощность каждого прибора можно из паспорта изделия или на бирке.
Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, можно подобрать ее сечение из таблицы. Не будем рассматривать все показатели данной таблицы, покажем те, которые преобладают в быту.
Чем отличается кабель от провода
Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Несмотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.
Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.
Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию.
Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.
Выбор кабеля
Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.
Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.
Одножильный или многожильный
При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой.
Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба, которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу.
Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди.
В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше.
Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.
Медь или алюминий
В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот.
Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться.
Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…».
Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал.
Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5 мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.
Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.
Зачем производится расчет
Провода и кабели, по которым протекает электрический ток, являются важнейшей частью электропроводки.
Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится, что выбранный провод соответствует всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки.
Безопасная эксплуатация заключается в том, что если вы выберете сечение, не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к чрезмерному перегреву провода, плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.
Поэтому к вопросу о выборе сечения провода необходимо отнестись очень серьезно.
Что нужно знать
Основным показателем, по которому рассчитывают провод, является его длительно допустимая токовая нагрузка. Проще говоря, это такая величина тока, которую он способен пропускать на протяжении длительного времени.
Чтобы найти величину номинального тока, необходимо подсчитать мощность всех подключаемых электроприборов в доме. Рассмотрим пример расчета сечения провода для обычной двухкомнатной квартиры.
Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами
| Электроприбор | Потребляемая мощность, Вт | Сила тока, А |
|---|---|---|
| Стиральная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Джакузи | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Электроподогрев пола | 800 – 1400 | 3,6 – 6,4 |
| Стационарная электрическая плита | 4500 – 8500 | 20,5 – 38,6 |
| СВЧ печь | 900 – 1300 | 4,1 – 5,9 |
| Посудомоечная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Морозильники, холодильники | 140 – 300 | 0,6 – 1,4 |
| Мясорубка с электроприводом | 1100 – 1200 | 5,0 – 5,5 |
| Электрочайник | 1850 – 2000 | 8,4 – 9,0 |
| Электрическая кофеварка | 630 – 1200 | 3,0 – 5,5 |
| Соковыжималка | 240 – 360 | 1,1 – 1,6 |
| Тостер | 640 – 1100 | 2,9 – 5,0 |
| Миксер | 250 – 400 | 1,1 – 1,8 |
| Фен | 400 – 1600 | 1,8 – 7,3 |
| Утюг | 900 –1700 | 4,1 – 7,7 |
| Пылесос | 680 – 1400 | 3,1 – 6,4 |
| Вентилятор | 250 – 400 | 1,0 – 1,8 |
| Телевизор | 125 – 180 | 0,6 – 0,8 |
| Радиоаппаратура | 70 – 100 | 0,3 – 0,5 |
| Приборы освещения | 20 – 100 | 0,1 – 0,4 |
После того как мощность будет известна расчет сечения провода или кабеля сводится к определению силы тока на основании этой мощности. Найти силу тока можно по формуле:
1) Формула расчета силы тока для однофазной сети 220 В:
расчет силы тока для однофазной сети
где Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
U — напряжение сети, В;
КИ= 0.75 — коэффициент одновременности;
cos для бытовых электроприборов- для бытовых электроприборов.
2) Формула для расчета силы тока в трехфазной сети 380 В:
расчет силы тока для трехфазной сети
Зная величину тока, сечение провода находят по таблице. Если окажется что расчетное и табличное значения токов не совпадают, то в этом случае выбирают ближайшее большее значение. Например, расчетное значение тока составляет 23 А, выбираем по таблице ближайшее большее 27 А — с сечением 2.5 мм2.
Какой провод лучше использовать
На сегодняшний день для монтажа, как открытой электропроводки, так и скрытой, конечно же большой популярностью пользуются медные провода.
- Медь, по сравнению с алюминием, более эффективна:
- она прочнее, более мягкая и в местах перегиба не ломается по сравнению с алюминием;
- меньше подвержена коррозии и окислению. Соединяя алюминий в распределительной коробке, места скрутки со временем окисляются, это приводит к потере контакта;
- проводимость меди выше чем алюминия, при одинаковом сечении медный провод способен выдержать большую токовую нагрузку чем алюминиевый.
Недостатком медных проводов является их высокая стоимость. Стоимость их в 3-4 раза выше алюминиевых. Хотя медные провода по стоимости дороже все же они являются более распространенными и популярными в использовании чем алюминиевые.
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов для отдельных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.
Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовую и осветительную.
В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне и в ванной. Так как там устанавливается наиболее мощная техника (электрочайник, микроволновка, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.п.).
Для этой розеточной группы выбираем провод сечением 2.5мм2. При условии, что силовая нагрузка будет разбросана по разным розеткам. Что это значит? Например, на кухне для подключения всей бытовой техники нужно 3-4 розетки подключенных медным проводом сечением 2.5 мм2 каждая.
Если вся техника подключается через одну единственную розетку, то сечения в 2.5 мм2 будет недостаточно, в этом случае нужно использовать провод сечением 4-6 мм2. В жилых комнатах для питания розеток можно использовать провод сечением 1.5 мм2, но окончательный выбор нужно принимать после соответствующих расчетов.
Питание всей осветительной нагрузки выполняется проводом сечением 1.5 мм2.
Необходимо понимать, что мощность на разных участках электропроводки будет разной, соответственно и сечение питающих проводов тоже разным. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего провода выбирают 4 – 6 мм2.
При монтаже электропроводки применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ.
Выбор сечения кабеля по мощности
Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.
Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда.
Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.
Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток — это направленное движение частиц.
Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока.
Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.
Несмотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.
Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.
Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке:
С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)
Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных.
Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.
А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо, когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.
Общепринятые сечения для проводки в квартире
Мы с вами много говорили о наименованиях, о материалах, об индивидуальных особенностях и даже о температуре, но упустили из вида жизненные обстоятельства.
Так если вы нанимаете электрика для того, чтобы он провел вам проводку в комнатах вашей квартиры или дома, то обычно принимаются следующие значения. Для освещения сечения провода берется в 1,5 мм 2, а для розеток в 2,5 мм 2.
Если проводка предназначена для подключения бойлеров, нагревателей, плит, то здесь уже рассчитывается сечение провода (кабеля) индивидуально.
Выбор сечения провода исходя из количества потребителей
О чем еще хотелось сказать, так это о том, что лучше использовать несколько независимых линий питания для каждого из помещений в комнате или квартире. Тем самым вы не будете применять провод с сечением 10 мм 2 для всей квартиры, проброшенный во все комнаты, от которого идут отводы.
Такой провод будет приходить на вводный автомат, а затем от него, в соответствии с мощностью потребляемой нагрузки будут разведены выбранные сечения проводов, для каждого из помещений.
Типовая принципиальная схема электропроводки для квартиры или дома с электрической плитой (с указанием сечения кабеля для электроприборов)
Токовые нагрузки в сетях с постоянным током
В сетях с постоянным током расчет сечения идет несколько по-другому. Сопротивление проводника постоянному напряжению гораздо выше, чем переменному (при переменном токе сопротивлением на длинах до 100 м вообще пренебрегают).
Кроме этого, для потребителей постоянного тока как правило очень важно, чтобы напряжение на концах было не ниже 0,5В (для потребителей переменного тока, как известно колебания напряжения в пределах 10% в любую сторону допустимы).
Есть формула, определяющая насколько упадет напряжение на концах по сравнению с базовым напряжением, в зависимости от длины проводника, его удельного сопротивления и силы тока в цепи:
U = ((p l) / S) I
- где:
- U — напряжение постоянного тока, В
- p — удельное сопротивление провода, Ом*мм2/м
- l — длина провода, м
- S — площадь поперечного сечения, мм2
- I — сила тока, А
Зная величины указанных показателей достаточно легко рассчитать нужное Вам сечение: методом подстановки, или с помощью простейших арифметических действий над данным уравнением.
Если же падение постоянного напряжения на концах не имеет значения, то для выбора сечения можно пользоваться таблицей для переменного тока, но при этом корректировать величины тока на 15% в сторону уменьшения, т.е. при постоянном токе справочные сечения кабеля могут пропускать тока на 15 % меньше, чем указано в таблице.
Подобное правило также работает для выбора автоматических выключателей для сетей с постоянным током, например: для цепей с нагрузкой в 25А, нужно брать автомат на 15% меньшего номинала, в нашем случае подходит предыдущий типоразмер автомата — 20А.
Кабель, передающий электрический ток, – один из важнейших элементов электрической сети. В случае выхода кабеля из строя работа всей системы становится невозможной, поэтому для предотвращения отказов, а также опасности возгорания от перегрева, следует произвести точный расчёт сечения кабеля по нагрузке.
Такой расчёт дает уверенность в безопасной и надёжной работе сети и приборов, но что ещё важнее – безопасности людей.
Выбор сечения, недостаточного для токовой нагрузки, приводит к перегреву, оплавлению и повреждению изоляции, а это, в свою очередь, – к короткому замыканию и даже пожару. Так что для проведения расчётов и тщательного выбора подходящего кабеля есть масса причин.
Что необходимо для расчёта по нагрузке
Основной показатель, помогающий рассчитать сечение и марку кабеля – предельно допустимая длительная нагрузка (по току). Если проще, то это – величина тока, которую кабель способен пропускать в условиях его прокладки без перегрева достаточно долго.
Для этого необходимо простое арифметическое суммирование мощностей всех электроприборов, которые будут включаться в сеть.
Следующим важным этапом, позволяющим достичь безопасности, является расчёт сечения кабеля по нагрузке, для чего необходимо подсчитать силу тока, используя формулу:
Для однофазной сети напряжением 220 В:
- Где:
- Р – это суммарная мощность для всех электроприборов, Вт;
- U — напряжение сети, В;
- COSφ — коэффициент мощности.
Для трёхфазной сети напряжением 380 В:
| Наименование прибора | Примерная мощность, Вт |
|---|---|
| LCD-телевизор | 140-300 |
| Холодильник | 300-800 |
| Пылесос | 800-2000 |
| Компьютер | 300-800 |
| Электрочайник | 1000-2000 |
| Кондиционер | 1000-3000 |
| Освещение | 300-1500 |
| Микроволновая печь | 1500-2200 |
Получив точное значение величины тока, следует обратиться к таблицам, позволяющим найти кабель или провод требуемого сечения и материала. Но если полученное значение величины тока не совсем совпадает с табличным значением, то не стоит «экономить», а лучше выбрать ближайшее, но большее значение сечения кабеля.
Пример: при напряжении сети 220 В полученное значение величины тока составило 22 ампера, ближайшее большее значение (27 А) имеет медный провод или кабель из меди, сечением 2,5 мм кв. Это означает, что оптимальным выбором станет именно такой кабель, а не с сечением 1,5 мм кв., имеющим значение допустимого длительного тока 19 А.
Если выбирается кабель с алюминиевыми жилами, то лучше взять сечение жилы не 2,5, а 4 мм кв.
| Сечение токо- проводящих жил, мм | Алюминиевые жилы проводов и кабелей | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220В | Напряжение 380В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 2,5 | 20 | 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 |
Расчёт для помещений
Предыдущий расчёт позволил точно вычислить материал и сечение вводного кабеля, по которому будет идти общая максимальная нагрузка. Теперь следует произвести аналогичные расчёты по каждому помещению и его группам. И вот почему: нагрузка на розеточные группы может значительно отличаться.
Так, розетки с подключённой стиральной машиной и феном нагружены гораздо больше, чем розетка для миксера и кофеварки на кухне. Поэтому не стоит «упрощать» задачу, без раздумий укладывая провод сечением 2,5 квадрата на розетки, так как иногда этого просто не хватит.
Следует помнить, что суммарная нагрузка в помещении состоит из 1) силовой и 2) осветительной. И если с осветительной нагрузкой всё ясно – она выполняется медным проводом с сечением в 1,5 мм кв., то с розетками не так всё просто.
Следует помнить, что обычно кухня и ванная комната – наиболее «нагруженные» линии, так как именно там расположены холодильник, электрочайник, бойлер, микроволновка, а иногда и стиральная машинка. Поэтому лучше всего распределить эту нагрузку по различным розеточным группам, а не использовать блок на 5-6 розеток.
Иногда от «специалистов» можно услышать, что для розеток в остальных помещениях достаточно и «кабеля-полторушки», однако выдели бы вы те чёрные полосы, видные из-под обоев, которые оставляет после себя прогоревший кабель после включения в него масляного обогревателя или тепловентилятора!
- Наиболее распространенные марки проводов и кабелей:
- ППВ — медный плоский двух- или трехжильный с одинарной изоляцией для прокладки скрытой или неподвижной открытой проводки;
- АППВ — алюминиевый плоский двух- или трехжильный с одинарной изоляцией для прокладки скрытой или неподвижной открытой проводки;
- ПВС — медный круглый, количество жил — до пяти, с двойной изоляцией для прокладки открытой и скрытой проводки;
- ШВВП – медный круглый со скрученными жилами с двойной изоляцией, гибкий, для подключения бытовых приборов к источникам питания;
- ВВГ — кабель медный круглый, до четырех жил с двойной изоляцией для прокладки в земле;
- ВВП — кабель медный круглый одножильный с двойной ПВХ (поливинилхлорид) изоляцией, П — плоский (токопроводящие жилы расположены в одной плоскости).
Таблица автоматов по мощности и току
Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Мне на почту часто приходят письма с просьбой разъяснить правильно ли выбран автомат. Я понял, что для вас этот вопрос актуален, поэтому в данной статье будет таблица автоматов по мощности и току, по которой Вы с легкостью сможете выбрать автоматический выключатель под свою нагрузку и сечение кабеля.
Главной функцией автомата является защита электропроводки от перегрузки, которая приводит к разрушению изоляции электрического кабеля, короткому замыканию и пожару. Для того чтобы избежать проблем с электропроводкой в обязательном порядке устанавливают автоматические выключатели.
Конструктивно такой аппарат состоит из теплового и электромагнитного механизмов отключения (расцепителей).
Главной задачей электромонтажника является грамотный расчет характеристик автомата для его долговечной, стабильной работы и выполнения тех функций, которые на него возложены.
Ремонтные работы вследствие выхода из строя электропроводки – сложное и очень дорогое дело. Более того, от правильного выбора защитных устройств зависит жизнь и здоровье человека, поэтому важно подойти к этому вопросу очень ответственно.
В этой статье будет представлен правильный алгоритм выбора автоматических выключателей в зависимости от номинала и других характеристик.
Шкала номинальных токов автоматических выключателей
На корпусе автоматических выключателей производителем всегда указываются главные характеристики устройства, его модель, серийный номер и бренд.
Главной и самой важной характеристикой автомата является значение номинального тока. Она показывает максимально допустимый ток, который может долго проходить через автоматический выключатель без его нагрева и отключения. Значение тока измеряется и указывается в Амперах (А). Если номинальный ток, протекающий через устройство, будет превышен, то защитный автомат отключится и разомкнет цепь.
Модели автоматов имеют стандарт значений номинального тока и бывают 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А. Бывают и более мощные приборы, но в быту они не используются и предназначены только для специальных задач в промышленности.
Согласно нормативно-технической документации номинальный ток для любого автоматического выключателя указывается для работы прибора при температуре окружающей среды +30 градусов Цельсия.
Устанавливают автоматы в электрощитах на дин-рейку по несколько штук в зависимости от количества защищаемых линий. При одновременном расположении нескольких устройств вплотную друг к другу они «подогревают» друг друга, это приводит к уменьшению значения тока, который они могут пропустить без отключения. В связи с этим в каталогах и инструкциях к приборам защиты производители часто указывают поправочные коэффициенты для размещения групп выключателей.
Важность время-токовой характеристики
Некоторые электрические приборы имеют высокий пусковой ток при включении. Его значение бывает выше номинального тока автомата, но действует он краткое время. Для электрического кабеля такой ток не представляет опасности (если его величина в разумных пределах соотносится с типом кабеля), но автомат может срабатывать при пусковом токе, воспринимая это как перегрузку.
Для того чтобы не происходило постоянных отключений из-за запуска устройств с высокими пусковыми токами, автоматы имеют разделение на типы по время-токовой характеристике.
Конструктивно автоматический выключатель состоит из двух расцепителей: электромагнитного и теплового.
Электромагнитный расцепитель предназначен для отключения устройства при коротком замыкании. Для работы такого механизма отключения в автомате используется электромагнитная катушка и соленоид. При многократном превышении значения электрического тока появляется магнитное поле в катушке, та задействует соленоид и он отключает автомат.
Автоматические выключатели имеют характеристику по току короткого замыкания (предельный ток отключения), которая по номиналу бывает в 3, 4,5, 6 и 10кА. Для бытовых целей при устройстве защиты в квартире или доме чаще всего применяют автоматы с номиналом тока КЗ 6кА.
Тепловой расцепитель – это пластина, состоящая из двух различных металлов. При длительной нагрузке, превышающей номинальный ток, эта пластина нагревается, выгибается, воздействует на рычаг расцепителя и устройство отключается. Главная задача такого механизма – защищать линию от долговременных перегрузок выше номинального тока автомата.
Чтобы не думать о том, какую нагрузку включить в розетку, не рассчитывать постоянно суммарную мощность приборов и не думать о пусковых токах была придумана характеристика по времени-току.
Данная характеристика показывает время и ток, которые влияют на отключение аппарата. На автоматах она указывается буквой В, С или D.
Автоматические выключатели с одинаковыми номиналами и различной время–токовой характеристикой будут отключаться в разное время и с разным током превышения.
Такое разделение автоматов является очень удобным и позволяет уменьшить количество ложных отключений.
В соответствии с ГОСТ Р 50345-2010 существует три стандарта время-токовых характеристик:
- B – превышение в 3 — 5 раз от номинального тока, самые чувствительные автоматы имеют такую характеристику и применяются в сетях с приборами не имеющими больших пусковых токов.
- C – превышение в 5 — 10 раз от номинального тока, самая популярные автоматы с такой характеристикой, они используются в квартирах и частных домах.
- D – превышение в 10 — 20 раз от номинального тока, используется для защиты сетей с оборудованием имеющим высокие пусковые токи и кратковременные перегрузки.
Почему автомат С16 не отключится при токе 16 Ампер?
Теперь давайте попробуем понять, почему при сечении электрического кабеля 2,5 кв.мм, который выдерживает ток 25А (ПУЭ таблица 1.3.6) должен защищать автоматический выключатель на 16А, а не на 25А.
Все дело в тепловом расцепителе, который нагревается со временем при воздействии нагрузки и защищает от длительного превышения тока. Длительность этого времени может занимать и 10 минут и 1 час.
Автоматические выключатели имеют такую характеристику, как «ток неотключения», он рассчитан и составляет 1,13 от номинального тока (смотри ГОСТ Р 50345-2010 п.8.6.2). Эта характеристика означает, что автомат не отключится при этом значении тока в течение часа.
Например, автомат на 16А не отключится, при протекании через него тока в 18,08 А в течение часа, это заложено в работу теплового расцепителя устройства.
Еще одной характеристикой автоматов является «условный ток отключения» и он тоже стандартен для всех защитных автоматов и равен 1,45 от номинального тока. При токе, например, 36,25А автомат на 25А обязательно отключится в течение часа. Это правило действует только при условии, что изначально автоматы были холодными.
Поэтому нужно иметь в виду, что автоматические выключатели не отключаются при достижении значения тока их номинала. Они могут работать и дольше, поэтому всегда выбирают защитное устройство с номиналом ниже, чем пропускающая способность кабеля.
Номиналы автоматов по току таблица
Для того, чтобы защитить линию от перегрузки и короткого замыкания нужно тщательно и правильно выбрать номинал автомат по току. Вот, например, если вы защищаете линию с кабелем 2,5 кв.мм. автоматом на 25А и одновременно включили несколько мощных бытовых приборов, то ток может превысить номинал автомата, но при значении меньше 1,45 автомат может работать около часа.
Если тока будет 28 А, то изоляция кабеля начнет плавиться (так как допустимый ток только 25А), это приведет к выходу из строя, пожару и другим печальным последствиям.
Поэтому таблица автоматов по мощности и току выглядит следующим образом:
| Сечение медных жил кабеля, кв.мм | Допустимый длительный ток, А | Номинальный ток автомата, А | Максимальная мощность (220 В) | Применение |
| 1,5 | 19 | 10 | 4,1 | Освещение |
| 2,5 | 25 | 16 | 5,5 | Розетки |
| 4 | 35 | 25 | 7,7 | Водонагреватели, духовки |
| 6 | 42 | 32 | 9,24 | Электроплиты |
| 10 | 55 | 40 | 12,1 | Вводы в квартиру |
ВАЖНО! Обязательно следуйте значениям таблицы и указаниям нормативной электротехнической документации!
Какой автомат выбрать для кабеля 2.5 мм2?
Для потребителей, суммарная мощность которых не будет превышать 3,5 кВт рекомендуем использовать медный кабель сечением 2,5кв.мм и защищать эти линии автоматом на 16А.
Для медного кабеля сечением 2,5 кв.мм согласно таблице 1.3.6 ПУЭ длительный допустимый ток 27А. Исходя из этого, можно подумать, что к такому кабелю подойдет автомат на 25А. Но это не так. Кстати кто не знает где искать публикую данную таблицу:
Согласно ПУЭ, п. 1.3.10 значение тока 25А разогреет кабель 2,5 кв.мм до 65 градусов Цельсия. Это достаточно высокая температура для постоянных режимов работы.
Еще важно понимать, что не все производители изготавливают кабель согласно ГОСТ и его сечение может быть ниже заявленного. Так что сечение может быть 2,0 кв.мм вместо 2,5 кв.мм. Качество меди у разных заводов тоже отличается и вы не сможете гарантировано точно сказать о том, какое качество кабеля имеете.
Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:
- кабель 1,5 кв.мм применяю при монтаже сигнализации и освещения, ему соответствует автомат 10А;
- кабель 2,5 кв.мм часто используется для отдельных розеток и розеточных групп, где суммарная мощность потребителей не будет превышать 3,5 кВт. Ему соответствует номиналы автоматов по току 16А;
- кабель 4 кв.мм используют в быту для подключения духовых шкафов, стиральных и посудомоечных машин, обогревателей и водонагревателей, к нему покупают автомат номиналом 25А;
- кабель 6 кв.мм нужен для подключения серьезных мощных потребителей: электрических плит, электрических котлов отопления. Номинал автомата 32А;
- кабель 10 кв.мм обычно максимальное сечение используемое в быту, предназначено для ввода питания в квартиры и частные дома к электрощитам. Автомат на 40А.
Для расчета электрической сети у себя дома смело и строго руководствуйтесь предоставленной выше таблицей и руководством. При правильном расчете силовых линий и защитных устройств всё будет работать долговечно и не принесет вам неудобств и проблем.
Выбор автомата по сечению кабеля таблица для 220 В и 380 Вольт
Многие путают и думают, что автоматические выключатели защищают электрические приборы. Это ошибка.
Автоматический выключатель всегда защищает только силовую линию — кабель! Автомат защищает не нагрузку, не розетку, а питающий кабель и только его. Это нужно запомнить!
Задача автомата – уберечь кабель от повреждения, перегрева и последствий. Поэтому выбирать автомат нужно руководствуясь следующими советами:
1. Сначала вычисляем максимальную нагрузку на каждую линию (суммируем максимальную мощность потребителей), по закону Ома I=P/U вычисляем максимальный ток.
Например, имея на кухне чайник 1кВт, холодильник 0,5 кВт, мультиварку 0,8 кВт и микроволновую печь 1,2 кВт суммируем их максимальные мощности:
1+0,5+1,2+0,8 = 3,5 кВт;
вычисляем силу тока:
I=3500/220=15,9А
2. Исходя из мощности и тока, рассчитываем сечение кабеля или выбираем его из таблицы. Для дома обычно выбирают 1,5 – 10 кв.мм. в зависимости от нагрузки.
Для нашего примера выбираем кабель с жилами 2,5кв.мм.
3. Далее выбираем номинал автоматического выключателя, опять же по таблице в соответствии с выбранным сечение кабеля. Автомат должен отключаться раньше, чем перегреется кабель. В нашем случае это автомат номиналом 16А.
4. Подключаем все в правильной последовательности и пользуемся.
Если электрическую проводку вы будете использовать старую, то учитывайте состояние кабеля и его сечение и подбирайте автомат под него, но номиналом не более 16А! Лучшим решением при ремонте является полная замена всей проводки и защитных устройств.
Автоматические выключатели лучше всего выбирать известных производителей, тогда вы будете уверены в надежности и долговечности их работы.
Самыми распространенными и качественными импортными устройствами на данный момент считают: ABB, Legrand, Shneider Electric, hager.
Единственный их минус – высокая цена, но, конечно, она соответствует качеству продукции. Отечественные приборы фирм IEK и КЭАЗ уступают по качеству, но имеют доступную цену. Желательно покупать автоматические выключатели в электрический щиток одного производителя, чтобы система работала однородно и не было несоответствий в характеристиках защитных устройств.
Важно! Выбирайте электрические компоненты и защитные устройства в специализированных магазинах и проверяйте сертификаты на продукцию!
Монтаж и разводка электропроводки в доме – это сложный и ответственный процесс, в котором важны все тонкости и нюансы, и которые требуют правильного расчета всех составляющих. Именно поэтому если вы не уверены в том, что вам такая работу будет по плечу, то лучше наймите профессионального электрика.
Как рассчитать сечение кабеля | МолотТок
—-> Выдержка из ПУЭ
—-> Внешний диаметр и вес кабелей
При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.
Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум — только 4 ампера, а медный провода 10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.
Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.
|
Медные жилы проводов и кабелей |
||||
|
Сечение токопроводящей жилы, мм |
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 | 33,0 |
| 16 | 85 | 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 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66,0 | 260 | 171,6 |
|
Алюминиевые жилы проводов и кабелей |
||||
|
Сечение токопроводящей жилы, мм |
Напряжение, 220 В |
Напряжение, 380 В |
||
|
Ток, А |
Мощность, кВт |
Ток, А |
Мощность, кВт |
|
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11,0 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22,0 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44,0 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132,0 |
Как самостоятельно подобрать кабель. Рекомендации от ПССК
Тема статьи: Самостоятельно подбираем электрический кабель по нагрузке и сечению провода
Электричество везде! Дома, на работе, на улице. Современная жизнь трансформировала некогда заправское чудо в послушного и незримого слугу времени.
Привычная и размеренная жизнь просто останавливается в случае перебоев электричества. Бытовые приборы не работают, свет не горит, большинство современных гаджетов, без своевременной подзарядки, долго не продержатся.
Обеспечить подачу электричества в жилые дома и рабочие здания – задача и область ответственности городских служб, а вот надежность и правильность электропроводки в наших домах мы способны контролировать сами. Монтаж, безусловно, лучше доверить специалисту, обладающему необходимыми знаниями, допусками и квалификацией, однако вдумчиво разобраться в этом вопросе самому мы настоятельно рекомендуем, так как это вопрос Вашей же безопасности.
О возникновении тока, его течение и корректности электрической цепи мы рассуждать не станем. Обратим наше внимание на неизменные «носители» оживляющей приборы энергии — кабели и провода. Освежим в памяти некоторые тематические понятия (нашей целью является бытовое понимание, а не цитирование узкоспециализированной терминологии):
Провод – токопроводящая проволока, одна или несколько. Может иметь изолирующую оболочку, оплетку или обмотку (применяется в быту), может не иметь изоляции вовсе (голые провода для воздушной электропередачи).
Кабель – один или несколько изолированных проводов, объединенных, в целях облегчения монтажа и дополнительной защиты от механических повреждений, в единую конструкцию и имеющих еще одну общую оболочку.
Шнур электрический – кабель небольшого сечения, состоящий из двух и более гибких жил сечением от 0,35 до 1,5 м м², заключенных в резиновую изоляцию или, ранее, в хлопчатобумажную оплетку, применяющийся для подсоединения бытовых электроприборов к электрической сети, напряжением в 220V.
Электронесущая жила, образно выражаясь, — трубопровод, по которому, вместо воды, течет ток. Этот трубопровод может состоять из одной трубы — проволоки, получается однопроволочная жила или состоять из нескольких труб – проволок — многопроволочная жила. Однопроволочные провода более жесткие, то есть при монтаже не провисают, не меняют линии, требуют меньшего количества креплений. Они обладают меньшим сопротивлением на низких частотах. Многопроволочные провода гибкие и благодаря более однородному распределению плотности тока в поперечном сечении, обеспечивают меньшее электрическое сопротивление. (Вспомните шнур от любого электроприбора: будь у него однопроволочная жила, было бы невозможно его так удобно свернуть в круг или в моток, что усложнило бы и эксплуатацию и хранение прибора).
Сечение провода — это площадь поперечного среза жилы (в одножильном проводе площадь среза проводника, в многожильном проводе — сумма площадей поперечного среза проводников). Как и любая другая площадь, измеряется в м м² (зачастую специалисты электрики и электротехники 1 м м² называют «квадрат», так провод сечением 4 м м² ; звучит как «провод, сечением 4 квадрата»).
Сопротивление провода– пропускная способность проводника. Если быть точнее, сопротивление проводника – его внутренняя способность противодействовать электрическому току (движению заряженных частиц). Единица измерения – Ом.
Токовая нагрузка – максимальная величина тока, которую способен пропускать провод или кабель на протяжении длительного времени без потери его целостности и безопасности.
А теперь, как все это связано, что от чего зависит и что об этом необходимо знать.
Конечно, не все знают и помнят тонкости строения электронесущих конструкций, поэтому часто, в речи, эти понятия становятся «проводом», так кабель с небольшим сечением, применяющийся в жилых помещениях, шнур от чайника или пылесоса звучат одинаково – «провод».
В непосредственно проводах, бытовых кабелях небольшого сечения, а так же в шнурах применяют электронесущие жилы из наиболее доступных и сравнительно недорогих металлов, обладающих лучшими показателями проводимости электрического тока — меди и алюминия. Самыми распространенными видами изоляции являются пластмассовая и резиновая.
ВАЖНО помнить, что монтировать один вид жил с другим напрямую категорически нельзя! В месте соединения возникает избыточная тепловая энергия, что приводит к разрушению изоляции и возгоранию. Основная проблема заключается в том, что медная проволока обладает большим показателем электропроводимости, меньшим сопротивлением (при равной длине провода и одинаковом сечении примерно в 1,6 раз). А еще она более гибкая по сравнению с алюминиевой – меньше ломается в местах сгибов.
Означает ли это, что медные жилы несколько лучше? Да. (Честности ради, оговорим, что они и несколько дороже). Но в старых домах проводка выполнена из провода с алюминиевой жилой. Получается при ремонте старого жилья необходимо подбирать провода и кабели алюминиевые, использовать специальные переходники либо менять всю или часть скрытой проводки на медную. Для изготовления жилы для силовых кабелей и кабелей связи применяют более широкий перечень металлов (медь, алюминий, золото, серебро, сталь, а так же сплавы некоторых металлов). Более широк и перечень материалов для герметизирующих и армирующих оболочек. Их количество и качество, так же как и материал жилы, зависят от предназначения кабеля. Иногда, для достижения тех или иных требований, внутри кабеля может быть сердечник, заполнитель, металлическая броня (в зависимости от области применения).
Работоспособность электросети и ее безопасность напрямую зависят от правильности подобранного сечения, так как оно напрямую влияет на электрическое сопротивление. Ошибка выбора может обернуться большой бедой. При маленьком сечении кабеля и большой мощности оборудования, проводник нагревается, что приводит к потере его свойств, разрушению изоляции, что в свою очередь влечет за собой возможность возникновения короткого замыкания, искр, открытого пламени. Сопротивление ® рассчитывается исходя из знания следующих величин – удельного сопротивления материала проводника (p) (сопротивление при сечении в 1 м м² и длине провода в 1м), длины необходимого провода (L) и поперечного сечения провода (S).
Формула расчета: R= p*L/S
Для облегчения подбора необходимого проводника по сечению существуют готовые сводные таблицы, ключевыми показателями которых служат материал жилы, напряжение сети, предполагаемая токовая нагрузка, сила тока и, собственно, размер сечения. Таблицы в общем просты и понятны, если знать с чего начать.
А начинать подбор следует с составления списка предполагаемых условий (количество точек света) и приборов, именно они подскажут мощность желаемой/предполагаемой сети. На каждом электрическом приборе указана потребляемая мощность (указывают либо в Вт, W либо кВт, KW), выписываем этот показатель каждого прибора. Приводим к одной единице изменения (в таблице используются кВт, для упрощения поиска лучше посчитать сразу в кВт), суммируем, округляем в большую сторону (возможно, Вы что-то упустили в списке или захотите добавить в процессе эксплуатации) и получаем желаемую токовую нагрузку.
Специалисты в области электрики и электротехники добавляют в расчет коэффициент одновременности – то есть, сколько процентов времени приборы будут находиться в рабочем состоянии одновременно (обычно применяют коэффициенты 0,65 (при мощности 14-20 кВТ) и 0,8 (до 14 кВТ) – 65 и 80% времени, согласно таблице коэффициентов). Выбираем внимательно в таблице необходимый по материалу проводник, находим максимально близкое в сторону увеличения значение мощности и узнаем соответствующее значение необходимого сечения
ВАЖНО понимать, что максимально близкий, но меньший показатель сопротивления не выдержит необходимую нагрузку
Возьмем для примера кухню, как наиболее энергоемкую.
Итак: холодильник – 0,25 кВт, электрочайник – 2,2 кВт, электродуховка – 1,5 кВт, телевизор — 0,08кВт, освещение — 0,028 (4 по 7 Вт энергосберегающие лампы), вытяжка – 0,24 кВт, микроволновка — 0,7 кВт, стиральная машина – 2 кВт. Получаем 7 кВт. Для расчета пиковой нагрузки умножаем на коэффициент одновременности 0,65. Результат – 4,55кВт. По таблице видим, что входящий на кухню медный провод должен быть не менее 2,5 м м², но лучше взять с запасом 4м м², а алюминиевый — 4 м м² (на пределе) или 6м м². Внутренняя разводка по комнате делается проводами с сечением не превышающим сечение входного в комнату провода.
Сейчас наиболее ходовыми для освещения являются медные провода 0,75 м м² (для энергосберегающих и светодиодных ламп) и 1,5 м м² для ламп накаливания. Провода, ведущие от распред. коробки к розеткам, чаще выполняют проводами сечением 2.5 м м².
Напомним: если в розетку с допустимой мощностью 4,6 кВт вставить тройник, то мощность не изменится (не увеличится втрое) и одновременно в этот тройник можно подключать приборы суммарной мощностью не более 4,6 кВт. Или, например: сетевой фильтр с индикатором имеет предохранитель на 10А, что соответствует мощности до 2.2 кВт, поэтому подключение через него, допустим, обогревателя с мощностью выше чем 2 кВт, приведет к постоянному отключению прибора.
Если помещение состоит из нескольких комнат, удобно будет в каждую вывести отдельный провод (логика расчета та же самая) или же на каждый мощный источник электроэнергии вести отдельную линию — тогда при сбое или неполадке отключится только часть электроснабжения, а не вся сеть целиком.
Суммарная мощность всех электроисточников должна быть не больше мощности входящего в рассчитываемое помещение провода.
Таким образом, при покупке жилья очень важно знать сколько кВт заходит к Вам в дом или квартиру.
Во-первых – эта цифра характеризует возможный (или невозможный) будущий комфорт (наличие посудомоечной машины, варочной панели, духового шкафа, кондиционера, «теплых полов», водонагревателя, домашнего кинотеатра, увлажнителя воздуха, сауны и других современных элементов, потребляющих электрический ток).
А во-вторых – в момент приобретения бытовой техники, Вы сразу сможете, понять какой процент общей мощности будет потреблять прибор, и осилит ли ее в принципе имеющаяся проводка. Данные о количестве подведенной к Вашему жилью электроэнергии можно найти в документах на это самое жилье или же соотнести с маркировкой стоящего у Вас автомата:
По современным нормам, в квартиру в многоквартирном доме должны заводить не менее 4,5 кВт с наличием газовой плиты и 10 кВт с электроплитой (в домах советской постройки это 3кВт и 7 кВт соответственно). Однако, некоторые ЖК, для удешевления стоимости квадратного метра, изначально заводят в квартиры меньшую мощность (внимательно читайте договор!), и в случае покупки жилплощади, добиться повышения мощности после подписания документов будет очень сложно и не дешево.
Итак, некоторые знания из курса физики мы постарались освежить и пояснить то, что оставалось непонятно. Теперь Вы можете сами рассчитать и желаемую токовую нагрузку, и нужную длину кабеля и даже необходимое сечение проводника. Однако, придя в магазин, недолго растеряться от обилия разных кабелей, проводов, шнуров с многочисленными буквенными и цифровыми обозначениями целого ряда производителей. Как найти то, что необходимо именно Вам, мы постараемся раскрыть в следующей статье.
Перейти к разделу «электрика» в интернет-магазине
← назад к списку статей и обзоров
08.05.2018, 3614 просмотров.
Как рассчитать сечение кабеля по току
Расчет сечения кабеля по току, как правило, встречается на порядок реже, чем тот же расчет сечения кабеля по мощности или такой метод, как расчет сечения кабеля по планируемой нагрузке. Несмотря на это, стоит уделить особое внимание данному методу, так как иногда появляются ситуации, когда осуществить расчет сечения кабеля по току – это единственная возможность избежать проблем, которые могут возникнуть с электропроводкой в будущем. Итак, какие могут возникнуть ситуации?
Например, есть электроприбор, но нет соответствующей документации, а также нет специальной таблички по мощности или она не читается. Кроме того, очень часто бывает ситуация, когда среди большого количества цифр, которые стерлись, хорошо видно только показатель тока. Вот именно тут и придет на помощь данный метод расчета.
Еще одной ситуацией, когда может потребоваться подобный метод, является случай, когда нет ничего, кроме такого устройства, как предохранитель, расположенный в специальном гнезде. Как правило, около него есть надпись значения номинального или максимального тока. Также значение силы тока можно прочитать на самом предохранителе. Возможны и иные, не менее сложные ситуации, когда из всех требуемых для вычисления показателей имеется только сила тока и параметры мощности прибора. Что можно сделать в каждой из ситуаций, будет написано ниже.
При выяснении точных показателей силы тока, достаточно просто следовать таблице выбора кабеля по сечению. При этом стоит опираться на ближайшее подходящее значение алюминиевого или медного кабеля. В случае, если известны показатели мощности, но нет больше ничего, прежде чем произвести вычисление по формуле, требуется удостовериться в точности показателей этого значения или потребляемого тока. Для осуществления расчетов следует пользоваться формулой I = P/U·cosφ. Здесь под буквенными значения подразумеваются такие показатели, как P — это общая суммарная мощность, (Вт), I — сила тока, (А), cosφ – представляет собой коэффициент, который равен 1, то только если сети относятся к бытовым. И последний параметр U – показывает напряжение в сети, (В).
Подводя итог, можно отметить, что для включения особого однофазного двигателя с показателями мощности в 2 кВт, потребуется подобрать кабель или провод, которые в состоянии долгое время, при этом без перегрева поддерживать нагрузку в 2000 Вт / 220 В = 9,1 А. Как правило, это может быть медный кабель из качественной меди, с сечением от 1 мм. или алюминиевый кабель, у которого сечение составляет 1,5 мм.
Данный метод считается упрощенной схемой расчета, так как в обязательном порядке должна быть учтена длина линии и иные многочисленные факторы, которые более-менее подробно описаны в специальном разделе «Выбор сечения кабеля». Кроме того, очень часто проведение расчета требуется проводить не для одного только прибора, но для целой определенной группы. Именно по этой причине, прежде чем сделать выбор в том или ином отдельном случае, необходимо учесть все требования ПУЭ, то есть установленные на международном уровне прокладки и коммутации проводов и кабелей, а также не мене важно учесть возможность наращивания показателей нагрузки.
Кабельные нагрузки
Приведенные ниже уравнения также могут использоваться для кабелей, нагруженных только их собственным весом, если соотношение высоты провисания (h) к длине (L) меньше 0,1 .
Кабели с равномерной нагрузкой и горизонтальными нагрузками
Кабель повторяет форму притчи, и горизонтальные опорные силы можно рассчитать как
R 1x = R 2x
= q L 2 / (8 ч) (1)
где
R 1x = R 2x = горизонтальных опорных сил (фунт, Н) (равно натяжению в самой нижней точке середины пролета)
q = удельная нагрузка (вес) на кабель (фунт / фут, Н / м)
L = длина кабеля (фут, м)
h = прогиб кабеля (фут, м)
Вертикальные опорные силы на конце кабеля можно рассчитать как
R 1y = R 2y
= q L / 2 (1a)
где
R 1y = R 2y = вертикальных опорных сил (фунт, Н)
Результирующие силы, действующие в концевых опорах — и в направлении кабеля вблизи опор — могут быть рассчитаны как
R 1 = R 2
= (R 1x 2 + R 1 год 2 ) 0.5
= (R 2x 2 + R 2y 2 ) 0,5 (1b)
где
R 1,2 = результирующая сила на опоре (фунт, Н)
Угол θ можно рассчитать как
θ = tan -1 (R 1y / R 1x )
= tan -1 (R 2y / R 2x ) (1c)
Длина провисшего кабеля может быть приблизительно равна
s = L + 8 h 2 / (3 L) (1d)
, где
s = длина кабеля (футы, м)
Обратите внимание, что уравнение недействительно, если h> L / 4.
- тысяч фунтов = 1000 фунтов
- тысяч фунтов на погонный фут
Кабели с равномерной нагрузкой при горизонтальных нагрузках — калькулятор
q — равномерная нагрузка (Н / м, фунт / фут)
L — длина (м, фут)
h — провисание (м, фут)
R 12x (Н, фунт): 45
R 12y (Н, фунт): 60
R 12 (Н, фунт): 75
θ (градусы): 53,1
с (м, фут):
Пример — равномерная нагрузка на кабель, британские единицы
Кабель длиной 100 футов и провисанием 30 футов имеет равномерную нагрузку 850 фунтов / фут .Горизонтальные опоры и силы троса в середине могут быть рассчитаны как
R 1x = R 2x
= ( 850 фунтов / фут ) (100 футов) 2 / (8 (30 футов))
= 35417 фунтов
Вертикальные силы на опорах можно рассчитать как
R 1 год = R 2 года
= = = ( 850 фунтов / фут ) (100 футов) /2
= 42500 фунтов
Результирующие силы, действующие в опорах, можно рассчитать как
R 1,2 = (( 35417 фунтов ) 2 + ( 42500 фунтов) 2 ) 0.5
= 55323 фунтов
Угол θ можно рассчитать как
θ = тангенциальный угол -1 ((42500 фунтов) / (35417 фунтов))
= 50,2 o
Длина прогнутого кабеля может быть приблизительно равна
с = (100 футов) + 8 (30 футов) 2 / (3 (100 футов))
= 124 фута
Пример — равномерная нагрузка на кабель, единицы СИ
Кабель длиной 30 м и провисанием 10 м имеет равномерную нагрузку 4 кН / м .Горизонтальные опоры и силы среднего пролета можно рассчитать как
R 1x = R 2x
= (4000 Н / м) (30 м) 2 / (8 (10 м))
= 45000 Н
= 45 кН
Вертикальные опорные силы могут быть рассчитаны как
R 1y = R 2y
= ( 4000 Н / м ) (30 м) /2
= 60000 Н
= 60 кН
Угол может быть рассчитан θ как
θ = tan -1 ((60 кН) / (45 кН))
= 53.1 o
Результирующую силу, действующую в опорах, можно рассчитать как
R 1,2 = (( 45000 Н ) 2 + ( 60000 Н) 2 ) 0,5
= 75000 Н
= 75 кН
Длина провисшего кабеля может быть приблизительно равна
с = (30 м) + 8 (10 м) 2 / (3 (30 м))
= 38.9 м
Пример — известное натяжение на опорах — расчет провисания и длины кабеля
Для кабеля длиной 30 м с равномерной нагрузкой 4 кН / м результирующее натяжение кабеля на концевых опорах составляет 100 кН .
Вертикальные силы в опорах можно рассчитать как
R 1 год = R 2 года
= ( 4 кН / м ) (30 м) / 2
= 60 кН
Горизонтальные силы в опорах можно рассчитать как
R 1x = R 2x
( ) 2 — (60 кН) 2 ) 0.5
= 80 кН
Угол θ можно рассчитать как
θ = tan -1 ((60 кН) / (80 кН))
= 36.9 o
Прогиб можно рассчитать, изменив уравнение 1 на
h = q L 2 / (8 R 1x )
= (4 кН / м) (30 м ) 2 / (8 (80 кН))
= 5.6 м
Длину провисшего кабеля можно оценить как
с = (30 м) + 8 (5,6 м) 2 / (3 (30 м))
= 32,8 м
Кабели с равномерной нагрузкой и наклонными поясами
Калькулятор наклонного кабеля — с равномерными горизонтальными нагрузками
Калькулятор ниже можно использовать для кабелей с наклонными поясами и равномерными нагрузками. Калькулятор основан на итеративном алгоритме, в котором кабель в форме притчи адаптирован для протяженности L , высоты h 1 и h 2 согласно рисунку выше.Уравнение притчи, оцененное ниже, можно использовать для воспроизведения формы в электронных таблицах или системах САПР.
холст
входов
результатов
Горизонтальные опорные силы в направлении x можно рассчитать как
R 1x = R 2x
= qa 2 / (2 h 1 )
= qb 2 / (2 h 2 ) (2a)
Если b> a , можно рассчитать максимальные силы в тросе и на опоре 1 и 2 как
R 2 = (R 2x 2 + (qb) 2 ) 0.5 (2c)
R 1 = (R 1x 2 + (qa) 2 ) 0,5 (2d)
— и вертикальные силы на опоре 1 и 2 можно рассчитать как
R 2y = ( 2 2 — R 2x 2 ) 0,5 (2e)
R 1y = ( 1 рэнд) 2 — R 1x 2 ) 0.5 (2f)
Углы между горизонтальными и результирующими силами могут быть рассчитаны как
θ 2 = cos -1 (R 2x / R 2 ) (2g)
θ 1 = cos -1 (R 1x / R 1 ) (2g)
Длину провисшего кабеля можно оценить как
с b = b (1 + 2/3 (h 2 / b) 2 ) (2h)
s a = a (1 + 2/3 (h 1 / a) 2 ) (2i)
s = s a + s b (2j)
Пример — наклонный кабель с равномерной нагрузкой, единицы СИ
Кабель с пролетом 30 м, длиной а = 7.2 м , длина b = 22,8 м, прогиб ч 1 = 1 м и прогиб ч 2 = 10 м имеет равномерную нагрузку 4 кН / м .
Горизонтальные опорные силы можно рассчитать как
R 1x = R 2x
= (4 кН / м) (30 м) 2 / (2 (((1 м)) 0,5 + ( (10 м) ) 0,5 ))
= 104 кН
Полученные опорные силы можно рассчитать как
R 2 = ((103.9 кН) 2 + ((4 кН / м) (22,8 м)) 2 ) 0,5
= 138 кН
R 1 = ( (103,9 кН) 2 + ((4 кН / м) (7,2 м)) 2 ) 0,5
= 108 кН
Вертикальные силы в опорах можно рассчитать как
R 2y = ((138,2 кН) 2 — (103.9 кН) 2 ) 0,5
= 91,2 кН
R 1y = ((107,8 кН) 2 — (103,9 кН) 2 ) 0,5
= 28,8 кН
Углы между результирующими и горизонтальными силами в опоре 1 и 2 можно рассчитать как
θ 2 = cos -1 (( 103.9 кН ) / (138,2 кН) )
= 41,3 o
θ 1 = cos -1 ( ( 103,9 кН ) / (107,8 кН) ) )
= 15,5 o
Длину провисшего кабеля можно рассчитать как
с b = (22,8 м) (1 + 2/3 ((10 м) / (22.8 м)) 2 )
= 25,7 м
с a = (7,2 м) (1 + 2/3 ((1 м) / (7,2 м)) 2 )
= 7,3 м
с = ( 7,3 м ) + ( 25,7 м )
=Расчет размеров кабеля / максимального расстояния
Чрезмерное падение напряжения затрудняет пропускание тока через силовые кабели.Это может привести к увеличению потребления энергии, перегреву и даже сокращению срока службы оборудования. Пониженное напряжение также может вызвать отключение компьютеров, принтеров и чувствительного электрического оборудования.
Кодовая книга NEC рекомендует, чтобы максимальное суммарное падение напряжения как в фидере, так и в ответвленной цепи не превышало 5%, а максимальное падение напряжения в фидере или ответвленной цепи не превышало 3%. Этот калькулятор позволяет выбрать падение напряжения до 3% в цепи.Минимальный размер кабеля можно рассчитать на основе длины кабеля, напряжения, силы тока и допустимых потерь. Этот инструмент для определения размеров кабеля предлагает THHN, который подходит для стандартных промышленных применений. Выбор провода должен соответствовать Статье 300 Кодекса NEC.
Решение для минимального требуемого размера Максимально допустимая длина
Требуемый размер кабеля
(1) Все размеры кабелей, приведенные на этой странице, относятся к одножильному кабелю THHN с ПВХ изоляцией. при температуре окружающей среды 30 ° C и температуре проводника не более 83 ° C.
(2) Этот калькулятор сечения кабеля следует использовать только в качестве ориентировочного. Punchlist Zero не несет ответственности за соответствие местным и национальным строительным нормам.(3) Рекомендации по выбору продукта включают увеличение длины на 20% от расчетной. При прокладке кабеля всегда учитывайте физические реалии.
Напряжение в источнике
Количество фаз Однофазное Трехфазное
Максимальный ток
Сечение провода 18 AWG16 AWG14 AWG12 AWG10 AWG8 AWG6 AWG4 AWG3 AWG2 AWG1 AWG1 / 0 AWG2 / 0 AWG3 / 0 AWG250 ксм350 ксм350 ксм350 ксм350 ксм kcmil500 kcmil600 kcmil700 kcmil750 kcmil800 kcmil900 kcmil1000 kcmil1250 kcmil1500 kcmil1750 kcmil2000 kcmil
Тип проводника МедьАлюминий
Максимальное падение напряжения 1% 2% 3% 4% 5%
Результаты расчета температуры основаны на этих температурах (1) 75 ° С .
(2) Источник: NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс, глава 9, таблица 8.
Простые расчеты для протягивания кабеля
Даже если ваша бригада приняла все необходимые меры предосторожности при прокладке кабеля и обращении с катушками, кабель тяга все равно может закиснуть, если вы повредите внешнюю изоляцию кабеля во время процесса. Однако с помощью нескольких расчетов и практических знаний в области арифметики вы можете предотвратить проблемы в недавно включенных фидерах, рассчитав максимально допустимое растягивающее усилие для любой установки — и вам даже не нужно знать расчет.
Помимо математических навыков, вам необходимо знать следующие параметры установки:
- Размер дорожки качения
- Конфигурация кабеля
- Поправочный коэффициент для веса кабеля
- Заклинивающий потенциал
- Зазор между проводниками
- Давление на подшипник боковой стенки
Теперь давайте посмотрим, как эти факторы применяются в примере расчета растягивающего усилия.
Образец установки питателя
Предположим, вы участвуете в проекте по проектированию / строительству бумажной фабрики, и вашему клиенту требуется питатель на 400 А, 15 кВ для работы, как показано на Рис.1 . Рис. 1. Схема предлагаемой фидерной установки 15кВ.
Заказчик потребовал, чтобы все питатели на объекте были выдвижными и в трубопроводах из жесткой оцинкованной стали (GRS). Заказчик также установил, что вы должны использовать одножильные кабели среднего напряжения 90 ° C с заземленной нейтралью с ленточным экраном; Изоляция из сшитого полиэтилена; и комбинезон из ПВХ. После ознакомления с таблицей 310.73 NEC определите размер питателя на 500 тыс. См. При наличии этих требований обратитесь к производителю кабеля, и вы обнаружите, что нужный вам кабель среднего напряжения имеет внешний диаметр (d) 1.60 дюймов и весом 2,2 фунта / фут.
Пришло время определить размер кабелепровода. В таблице 1 главы 9 NEC указано, что допустимый процент заполнения проводника составляет 40%. Вы можете рассчитать общую площадь трех кабелей среднего напряжения, используя следующее уравнение:
Площадь = 3 x (pi ÷ 4) x d 2
Площадь = 3 x 0,785 x 1,60 2
Площадь = 6,03 кв. Дюйма
В этой ситуации Таблица 4 (Жесткий металлический кабелепровод) в главе 9 NEC требует 5-дюймового. канал. Такой размер кабелепровода позволит вам проскользнуть ниже допустимого процента заполнения проводника на 10%.
Позиция имеет значение
Это может показаться неважным, но геометрическое положение каждого кабеля ( Рис. 2 )) оказывает уникальное влияние на величину силы трения или сопротивления, которое проводники испытывают во время натяжения. Кроме того, расположение влияет на весовой коэффициент. Используя отношение внутреннего диаметра дорожки качения (D) к внешнему диаметру проводника (d), вы можете определить, какое геометрическое положение вы можете ожидать увидеть.
Рис. 2. Количество одножильных кабелей одинакового веса и диаметра, а также отношение внутреннего диаметра кабелепровода к внешнему диаметру проводника определяют геометрические положения, в которых располагаются кабели.
Хотя положение одного кабеля легко предсказать (см. Вариант А на рис. 2), другие положения не так очевидны:
- Треугольный (вариант B на рис. 2): это происходит, когда вы вытаскиваете три отдельных проводника из трех отдельных катушек, и их отношение D / d меньше 2,5. Если вы вытащите отдельные тройные проводники с одной катушки, они также будут сидеть в этом положении.
- Подставка (вариант C на рис. 2): это положение может возникнуть, когда вы вытаскиваете три отдельных проводника с трех отдельных катушек, и их отношение D / d находится в пределах 2.5 и 3.0. Это положение наименее благоприятно, потому что оно дает наихудший сценарий сопротивления во время тяги.
- Diamond (вариант D на рис. 2): это положение возникает, когда вы вытаскиваете четыре отдельных проводника с четырех отдельных катушек, и их отношение D / d меньше 3,0. Если вы вытащите четыре отдельных проводника с одной катушки, многожильный кабель также будет находиться в этом положении.
Чтобы определить, как проводники будут сидеть в кабелепроводе, обратитесь к Таблице 4 для определения внутреннего диаметра (D) 5-дюймовой муфты.Кабелепровод GRS, который составляет 5,07 дюйма. Используйте отношение внутреннего диаметра кабелепровода (D) к внешнему диаметру кабеля (d), чтобы определить, как отдельные проводники будут сидеть в кабелепроводе. В данном случае это соотношение:
D ÷ d
5.07in. ÷ 1,60 дюйма
= 3,17
Поскольку это соотношение приводит к числу, превышающему 3,0, отдельные проводники будут располагаться в кабелепроводе в виде опоры.
Проводники «весят» больше, чем вы думаете
Теперь, когда вы знаете расположение кабеля, необходимо определить, как вес проводников повлияет на тягу.
Коэффициент коррекции веса важен, потому что, когда вы протягиваете два или более проводов по дорожке качения, сумма сил, возникающих между проводниками и дорожкой качения, всегда больше, чем сумма весов отдельных проводников.
Уравнения в Таблица 1 для определения поправочного коэффициента веса для конкретных установок основаны на внутреннем диаметре дорожки качения и внешнем диаметре проводника. Таблица 1. Уравнения поправочного коэффициента веса.
Когда у вас есть три одиночных проводника одинакового диаметра и веса (что является наиболее распространенным сценарием), вы можете ожидать более высокий весовой коэффициент для положения подставки, чем для треугольного положения. Что это значит для тебя? Это означает, что вы должны предположить, что проводники будут сидеть в положении опоры (если вы не вытягиваете тройные отдельные проводники с одной катушки), потому что это приведет к более высокому и более консервативному расчету растягивающего натяжения. Используйте следующее уравнение, чтобы найти поправочный коэффициент веса:
Вт = 1 + {(4 ÷ 3) x [d ÷ (D-d) 2 }
Вт = 1 + {(4 ÷ 3) x [160 ÷ (3.47) 2 }
W = 1,28
Не зажимайте эти кабели
При выборе размера вашей системы кабельных каналов всегда следует учитывать возможность заклинивания или заклинивания кабелей. Обычно это происходит, когда у вас есть три или более отдельных проводника, лежащих бок о бок в одной плоскости. Когда вы протягиваете проводники через изгиб, кривизна изгиба стремится сжимать проводники вместе.
Однако, если вы протягиваете одно- или двухжильный кабель, многожильный кабель с общей оболочкой или многожильный кабель без оболочки, состоящий из тройного или четырехжильного проводника, вам, вероятно, не нужно беспокоиться о защемлении.
Используйте следующую формулу для определения вероятности заклинивания. Используйте внутренний диаметр дорожки качения и внешний диаметр отдельного проводника:
.1.05 х (D ÷ d)
Постоянный коэффициент 1,05 отражает тот факт, что изгибы на самом деле имеют овальную форму в разрезе.
- Если значение меньше 2,5, проблем с заклиниванием не возникнет.
- Если значение меньше 3,0, но больше 2,8, очень возможно заклинивание.
- Если значение больше 3,0, проблем с заклиниванием не возникнет.
Примечание : Не допускайте заклинивания от 2,8 до 3,2 для силовых кабелей с экструдированным диэлектриком типа MV.
Используя значения внутреннего диаметра дорожки качения и внешнего диаметра отдельного проводника из примера, вы получите следующее значение:
1,05 x (D ÷ d)
1,05 x (5,07 дюйма ÷ 1,60 дюйма)
= 3,33
Поскольку в результате этого вычисления получается число больше 3.0, у вас, вероятно, не будет проблемы с глухим.
Проводникам тоже нужен запас по высоте
Не забывайте, что у вас также должен быть достаточный зазор между самым верхним проводником и верхней частью дорожки качения, чтобы обеспечить безопасное и легкое вытягивание. Для прямой тяги у вас может быть зазор всего дюйма, и вы при этом будете в безопасности. Для более сложных вытяжек у вас должно быть от ½ дюйма до 1 дюйма
Используйте уравнения в , Таблица 2 (которые основаны на наихудших сценариях), чтобы найти безопасный зазор для данной кабельной дорожки и положения кабеля. Таблица 2 . Уравнения зазора.
Обратите внимание, что эти уравнения включают увеличение на 5% (коэффициент 1,05) для компенсации отклонений в диаметрах кабелей и дорожек качения, а также овальной формы секций дорожек качения на изгибах. Однако, поскольку проводники в данном примере будут находиться в положении подставки, вам не нужно будет проверять зазор , а не .
Расчет тягового усилия
Теперь, когда вы проверили большинство факторов, влияющих на протягивание кабеля, пора приступить к расчету растягивающего натяжения, используя следующее уравнение:
T = Д x Ш x Ш x Ш
где T — общее натяжение при растяжении (фунты), L — длина (футы) кабельного фидера, который вы протягиваете, w — общий вес (фунт / фут) проводов, f — коэффициент трения (обычно 0 .5 для условий с хорошей смазкой), а W — коэффициент поправки на вес. (См. , Таблица 3 , где указаны коэффициенты трения для различных конфигураций дорожки качения / кабеля.)
Таблица 3. Коэффициенты трения конфигураций дорожки качения / кабеля.
Таблица 4. Множители натяжения для различных радиусов изгиба.Примечание. Эти множители основаны на коэффициенте трения 0,5. Если коэффициент трения равен 1,0, вы должны возвести множитель в квадрат. Если коэффициент трения равен 0,75, вы должны поднять множитель в 1 1/2 степени.
Шаг 1: T A-B = 10 футов x 6,6 фунта / фут x 0,5 x 1,28
T A-B = 42 фунта
Шаг 2: T A-C = T A-B Множитель изгиба 90 °
T A-C = 42 фунта x 2,2
T A-C = 92 фунта
Шаг 3: T C-D = 75 футов x 6.6 фунтов / фут x 0,5 x 1,28
T C-D = 317 фунтов
Шаг 4: T A-D = T A-C + T C-D
T A-D = 92 фунта + 317 фунтов
T A-D = 409 фунтов
Шаг 5: T A-E = T A-D x множитель изгиба 90 °
T A-E = 409 фунтов x 2,2
T A-E = 900 фунтов
Шаг 6: T E-F = 635 футов x 6,6 фунт / фут x 0,5 x 1,28
T E-F = 2682 фунта
Шаг 7: T A-F = T A-E + T E-F
T A-F = 900 фунтов + 2682 фунта
T A-F = 3582 фунта
Шаг 8: T A-G = T A-F x множитель изгиба 90 °
T A-G = 3582 фунта x 2.2
T A-G = 7 880 фунтов
Шаг 9: T G-H = 30 футов x 6,6 фунт / фут x 0,5 x 1,28
T G-H = 127 фунтов
Шаг 10: T A-H = 7880 фунтов + 127 фунтов
T A-H = 8007 фунтов
Основываясь на правильных расчетах, вам понадобится примерно 8000 фунтов растягивающего усилия, чтобы протянуть проводники 15 кВ, но вы еще не закончили.
Кабели чувствительны к давлению на их стенки
Последним этапом процесса протяжки кабеля является определение того, повлияет ли растягивающее натяжение на предел давления на опору боковой стенки проводника.Когда вы протягиваете кабель или отдельные проводники через изгиб дорожки качения или вокруг шкива, между кабелем или стенкой проводника и изгибом или шкивом возникает давление подшипника на боковую стенку (SWBP).
Это давление оказывает очень сильное влияние на конструкцию системы кабельных каналов питателя, поскольку оно напрямую связано с радиусами изгибов, натяжением при растяжении и весом кабеля или проводов. В большинстве случаев вы можете опустить этот весовой коэффициент при расчете SWBP, потому что он относительно невелик по сравнению с растягивающим усилием.
Обычно SWBP выражается в единицах напряжения вне изгиба (фунты), деленных на радиус изгиба (футы). Расчетный результат — это единица силы на единицу длины. Используйте уравнения в , Таблица 5 , чтобы найти SWBP для различных конфигураций кабеля / кабельных каналов и изгибов с определенным радиусом.
Таблица 5. Уравнения давления в подшипнике на боковую стенку (SWBP). Если вы протягиваете многожильный кабель, используйте уравнение для одножильного кабеля. Из таблицы 5 видно, что по мере увеличения на радиуса изгиба на SWBP уменьшается на .Кроме того, каждое уравнение определяет конкретный проводник в каждом положении проводника, который будет испытывать максимальную силу раздавливания:
- Положение подставки: центральный провод.
- Позиция ромба: самый нижний провод.
- Треугольное положение: два нижних провода.
Эти ограничения можно использовать при проектировании системы дорожек качения. Например, если проект предусматривает протягивание трех одножильных проводников из сшитого полиэтилена 600 В вокруг изгиба, а расчет растягивающего натяжения дает значение 3600 фунтов, то минимальный радиус изгиба будет составлять 3600 фунтов, разделенных на 1200 фунтов / фут, или 3 фута. Убедитесь, что три изгиба на 90 ° имеют достаточный радиус, чтобы ограничить SWBP на проводниках до 750 фунтов.
Поскольку натяжение T A-C (92 фунта) относительно невелико, вы можете использовать стандартные колена и не беспокоиться о превышении предела SWBP в 750 фунтов.Напряжение T A-G , однако, другое дело — совершенно необходимо, чтобы вы не превышали предел SWBP в 750 фунтов.
Используйте уравнение SWBP для положения с опорой и решите для радиуса (R):
SWBP = [(3W — 2) x T] ÷ 3R
750 = {[(3 x 1,28) — 2] x 7,880} ÷ 3R
R = 14,499 ÷ 2250 = 6,44 фута
Это означает, что вам нужно согнуть кабель длиной 10 футов в трубку большого радиуса. (Вам понадобится дополнительная длина, чтобы компенсировать изгиб.)
Вытягивание кабеля достаточно сложно, если вы знаете, что делаете, поэтому несоблюдение надлежащей процедуры может сделать работу намного более сложной, не говоря уже о бессмысленной, если ваши кормушки выйдут из строя вскоре после протяжки.Поскольку даже малейшие упущения в определении максимально допустимого тягового усилия могут вызвать проблемы в новых питателях, очень важно, чтобы вы выполнили правильные расчеты, чтобы работа была выполнена правильно с первого раза.
Как рассчитать нагрузку на субпанель
Определение безопасной полной электрической нагрузки для субпанели требует нескольких расчетов. Нагрузка схемы — это общая нагрузка, которую вы будете прикладывать к субпанели. Вам необходимо знать квадратные метры площади, в которую вы подаете электроэнергию, а также тип электрических устройств и приборов, которые будут обслуживаться вспомогательной панелью.Расчет нагрузки для определения размеров субпанели также поможет вам найти правильную силу тока для автоматического выключателя субпанели и определить размер кабеля для фидерного кабеля, подающего питание на субпанель.
Расчет нагрузки NEC
Все расчеты субпанели, выключателя и фидера должны производиться в соответствии с местными электротехническими нормами. Большинство кодексов соответствуют Национальным электротехническим кодексам (NEC) и используют «Длинную форму» NEC для расчета нагрузки. По сути, это форма, которая помогает вам подсчитать мощность или потребление электроэнергии устройствами и приборами в зоне, обслуживаемой вспомогательной панелью.Как только вы найдете общую мощность, вы разделите ее на 240 (вольт), чтобы найти минимальную силу тока, необходимую для дополнительной панели, ее выключателя и кабеля питания.
Зона покрытия субпанелей
Первый расчет нагрузки включает сложение общей площади той части вашего дома (или другого здания), на которую субпанель будет подавать электроэнергию. Это простой способ определить нагрузку цепей общего освещения и розеток для данной местности. Измерьте длину и ширину каждой комнаты и умножьте их, чтобы найти квадратные метры комнаты.Сложите квадратные метры всех комнат, чтобы найти общую площадь в квадратных метрах. Умножьте общую площадь в квадратных футах на 3 (ватты), чтобы завершить расчет.
Мощность прибора
Расчет нагрузки на бытовую технику зависит от типа помещений, в которые вы подаете электроэнергию. Например, если субпанель будет обеспечивать реконструированную кухню, вам нужно будет учесть как минимум две небольшие цепи бытовой техники по 1500 Вт каждая. Другая категория приборов — это приборы, «закрепленные на месте», такие как посудомоечная машина, водонагреватель, диспенсер для пищевых продуктов или вентилятор на чердаке.
Мощность для больших приборов, таких как плиты, сушилки для одежды, электрические обогреватели или кондиционеры, обычно рассчитывается при минимальной указанной мощности (например, 5000 Вт для сушилки) или на паспортной табличке прибора, в зависимости от того, что больше.
После суммирования мощности всех устройств умножьте на 1, если фиксированных устройств меньше четырех; умножьте на 0,75, если есть четыре или более приборов. Сюда не входят электрические цепи для небольших бытовых приборов, которые представляют собой розетки для питания электрических цепей для подключения переносных устройств.
Наконец, вам, возможно, придется добавить 25 процентов максимальной нагрузки двигателя к общей мощности (за некоторыми исключениями). Это дополнительная мощность, необходимая для увеличения нагрузки на большие двигатели при запуске.
Расчет мощности субпанели
Чтобы рассчитать требуемую номинальную мощность, необходимую для питания субпанели, умножьте общую мощность (из расчета площади в квадратных футах и прибора) на 1,25, чтобы получить скорректированную нагрузку . Эта регулировка безопасности требуется Национальным электротехническим кодексом и обеспечивает буфер для падения напряжения на фидерной цепи.Падение напряжения — это потеря напряжения, которая возникает, когда электричество проходит по длинным отрезкам провода или кабеля.
Размер автоматического выключателя субпанельного типа
Цепь, которая питает субпанель, должна быть защищена автоматическим выключателем соответствующего размера, чтобы предотвратить перегрев питающей проводки. Чтобы рассчитать размер автоматического выключателя, просто разделите отрегулированную мощность на 240 вольт, чтобы найти номинальную силу тока, необходимую для вашей вспомогательной панели. Часто результатом является нестандартный размер автоматического выключателя.и вы можете просто округлить до следующего большего размера прерывателя. Например, если расчет нагрузки составляет 48 ампер, вы должны использовать прерыватель на 50 ампер для защиты цепи. Фидерные цепи, питающие субпанели, имеют напряжение 240 В и требуют двухполюсного автоматического выключателя.
Размеры проводки субпанели
Проводка, питающая субпанель, должна соответствовать или превышать номинальный размер автоматического выключателя, а не расчетную нагрузку субпанели. Это означает, что если автоматический выключатель рассчитан на 50 ампер, кабельная проводка фидера должна быть рассчитана на 50 ампер или более.Однако, если для подачи требуется большое расстояние, следует использовать провод следующего большего размера, чтобы учесть падение напряжения. Определите размер проводки, используя таблицу размеров проводки, в которой перечислены типы проводов и сечения проводов в зависимости от области применения. Используйте диаграмму только для первоначальной оценки. Опять же, вся конструкция системы должна соответствовать местным электротехническим нормам и правилам.
Калькулятор растяжения кабеля
Этот калькулятор оценивает величину упругого растяжения, испытываемого многожильным канатом 7×7, изготовленным из нержавеющей стали 302/304, который был подвергнут испытательной нагрузке до 60% своей прочности на разрыв для устранения конструкционного растяжения.Рассчитанные значения являются приблизительными.
Что такое растяжение кабеля?
В кабеле на основе троса возникают два вида растяжения: конструктивное растяжение и эластичное растяжение. Это растяжение происходит по двум разным причинам.
1. Конструктивное растяжение — Когда трос сделан, нагрузка на замыкающую головку мала. Следовательно, между проводами и жилами, а также между жилой и сердечником остаются небольшие зазоры. Приложение первоначальной нагрузки приводит к правильной посадке проводов и жил и небольшому общему удлинению жилы или кабеля на этом участке.Степень растяжения конструкции не является постоянной для всех кабелей — она зависит от таких переменных, как тип конструкции, длина пролета и других факторов, включая прилагаемую нагрузку.
2. Эластичное растяжение — Эластичное растяжение — это фактическое удлинение жил жилы или кабеля. Это вызвано приложением нагрузки до предела текучести металла. Растяжение примерно пропорционально приложенной нагрузке. Когда нагрузка снимается, кабель, подвергнутый упругому растяжению, возвращается к своей приблизительной исходной длине, при условии, что растяжение не достигло предела текучести металла.
Когда важно исключить как можно большее растяжение, кабели или узлы могут быть подвергнуты испытательной нагрузке, чтобы удалить большую часть конструкционного растяжения. Для сборок этот процесс также проверяет удерживающую способность клемм. Контрольная нагрузка обычно выполняется путем приложения 60% нагрузки к кабелю или узлам. Эта нагрузка основана на минимальной прочности на разрыв кабеля или арматуры, в зависимости от того, что меньше. Как можно меньше обращайтесь с кабелем после предварительного растяжения, чтобы избежать повторного растяжения конструкции.
Как эластичный кабель влияет на точность датчика положения?
По сравнению с другими источниками ошибок, эластичное растяжение кабеля обычно создает чрезвычайно малую погрешность в датчиках положения, приводимых в действие кабелем. Для прецизионных приложений с низким натяжением кабеля погрешность обычно составляет менее 0,01% от полного диапазона шкалы датчика положения. Это связано с тем, что номинальная прочность кабеля намного превышает нагрузку, прилагаемую к кабелю.
Определение точного влияния эластичного растяжения кабеля на точность датчика положения требует анализа каждого приложения в зависимости от того, сколько кабеля задействовано, количество свободного кабеля при полном втягивании, количество выполненного предварительного растяжения и натяжение кабеля при полном втягивании по сравнению с натяжением троса полного извлечения.Если вам нужна помощь с этим анализом, свяжитесь с нами. Испытание кабеля, подвергнутого испытательной нагрузке, рабочей нагрузкой — самый точный метод определения упругого растяжения.
Другие калькуляторы:
Отсутствие гарантий: этот калькулятор и информация предоставляются «как есть» без каких-либо гарантий, условий или заявлений любого рода, явных или подразумеваемых, включая, помимо прочего, любые гарантии ненарушения прав и подразумеваемые гарантии условий. товарной пригодности и пригодности для определенной цели.Ни при каких обстоятельствах SpaceAge Control, Inc. не несет ответственности за любые прямые, косвенные, особые, случайные, косвенные или другие убытки, независимо от того, возникли ли они по контракту, правонарушению или иным образом, возникшие в результате или в связи с использованием или исполнением информация, содержащаяся на этой веб-странице.
Калькулятор размеров кабеля и автоматического выключателя
Автоматический выключатель и размер кабеля
Несколько стандартов, таких как BS 7671 или Национальный электротехнический кодекс (NEC), определяют «допустимую нагрузку» для различных материалов.Очевидно, что Ampacity — это максимальный ток, который проводник определенного размера может выдерживать при определенных условиях без превышения определенной рабочей температуры — термопласт (70 ° C) или термореактивный (90 ° C). Пропускная способность также известна как пропускная способность по току.
При превышении допустимой нагрузки рабочая температура поднимается выше 70 ° C (максимальная температура, которую может выдержать термопластическая изоляция, например ПВХ) или 90 ° C (максимальная температура, которую может выдержать термореактивная изоляция, например, сшитый полиэтилен), в результате чего изоляция деформируется. .В этом случае автоматический выключатель должен выполнять свою роль для отключения цепи от тока до того, как какая-либо изоляция начнет искажаться или плавиться. Следовательно, автоматический выключатель должен быть выбран с номинальной отключающей способностью ниже «допустимой нагрузки» кабеля, который он защищает. Это называется тепловой защитой или защитой от перегрузки. При выборе автоматического выключателя необходимо также учитывать другие факторы, такие как время задержки отключения для защиты от пускового тока / перегрузки и защиты от короткого замыкания.
Если используется смесь термопластической и термореактивной изоляции, обычно слой изоляции ближе к проводнику может быть определяющей рабочей температурой для кабеля. Например, допустимая нагрузка кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена / ПВХ должна фактически относиться к рабочей температуре при 90 ° C (термореактивная), поскольку внутренний слой, который плавится первым, представляет собой термореактивную изоляцию (сшитый полиэтилен). Однако фактическая максимальная рабочая температура кабелей варьируется в зависимости от модели и производителя и должна быть указана в техническом паспорте продукта.
В этом калькуляторе сделаны следующие допущения для отражения наиболее распространенных конфигураций, применяемых в отрасли. Для других конфигураций обратитесь к стандартам для использования другого номинала мощности.
Материал кабеля = медь
Метод установки = кабелепровод или кабельный канал
Термореактивная или термопластическая изоляция
Температура окружающей среды = 30 ° C
Исходя из приведенных выше предположений, набор обычно используемых размеров кабелей и соответствующие им размеры автоматических выключателей (номинальная отключающая способность) можно обобщить в таблице ниже:
Выбор автоматических выключателей (в амперах) зависит от выбора кабеля, который, в свою очередь, зависит от номинального тока полной нагрузки подключенной нагрузки.Чаще всего амперы полной нагрузки выводятся из номинальной мощности оборудования, а общий ток в цепи должен быть суммой мощности всего оборудования, подключенного к цепи.
Это значение тока затем корректируется с учетом желаемого коэффициента безопасности и затем сопоставляется с ближайшим большим значением автоматического выключателя и соответствующего сечения кабеля из приведенной выше таблицы.
Пример
Дано:
Мощность = 20 кВт
Напряжение = 400 В
Фаза = 3 фазы
Коэффициент мощности = 0.85
Решение:
Ток = 20 кВт / 1,732 / 400 / 0,85 = 33,96 А
Мин. Размер выключателя = 33,96 x 1,2 (коэффициент безопасности) = 41 A
Тип изоляции (рабочая температура проводника) = ПВХ (70 ° C)
Выбранный размер выключателя = 60 А (наиболее близкое соответствие)
Выбранный размер кабеля = 4 x 1C 25 мм2 ПВХ + 16 мм2 CPC
Кабель 4 x 1C (4 числа по 1 жиле) указан для трехфазной + нейтрали (TPN), а 2 x 1C — для однофазных цепей.Защитные проводники цепи (CPC) обычно могут иметь половину диаметра проводника, превышающего 25 мм2, и колпачки сечением 120 мм2 на проводник. Полное обозначение кабеля может быть, например,
.4 x 1 жила 25 мм2 ПВХ / ПВХ КАБЕЛЬ + 16 мм2 CPC IN G.I. МАГАЗИН
Следует отметить, что другие факторы, такие как емкость и индуктивности, скин-эффект, падение напряжения и импедансы, должны приниматься во внимание, особенно при выборе размеров кабелей с более высокой допустимой нагрузкой по току или на большие расстояния.
Чтобы оценить падение напряжения, перейдите в Калькулятор падения напряжения.
Загружаемая версия этого калькулятора размеров кабелей и автоматических выключателей в формате Excel доступна ниже. Напоминаем еще раз, что этот калькулятор основан на четырех вышеупомянутых предположениях / условиях.
Калькулятор кабелей и автоматических выключателей (Excel)
Подбор размеров проводов для всех условий нагрузки
Время чтения: 18 минут.Одна из наших основных обязанностей в торговле электроэнергией — это выбор электрических проводников, а одна из основных обязанностей электрических инспекторов — правильно оценивать эти решения.Признавая важность этого вопроса, целевая группа, назначенная для рассмотрения статьи 220 NEC 2005 г., решила рекомендовать добавить новый Пример 3A в Приложение D, охватывающий эту тему. Он фокусируется не на расчетах нагрузки, а на выборе проводника. В отличие от большинства примеров, нагрузки предусмотрены, 1 контекст является промышленным, а распределение — 480Y / 277V. Предложение было одобрено Техническим комитетом по корреляции NEC и принято CMP-2 с учетом комментариев общественности, как и все предложения.В этой статье используется установка, проиллюстрированная в предложенном примере (см. Рис. 1 для наглядности), чтобы представить концепции, которые необходимо освоить. В этом примере предполагается, что заделки проводов 75 ° C, а затем рассчитывается защита от перегрузки по току и размеры проводов, необходимые для двух 3-фазных 4-проводных фидеров, работающих в общем кабельном канале через проход для доступа к инженерным сетям, который включает технологический пар, что приводит к температуре окружающей среды 35 ° C.
Фото 1. Автоматический выключатель на 20 А, отмеченный как допустимый для оконечной нагрузки 75 ° C
Мидлы и концы проводов требуют отдельных расчетов
Ключ к правильному выбору проводника — помнить, что конец проводника отличается от его середины.Для расчета размеров проводников применяются особые правила в зависимости от предполагаемого функционирования концевых заделок. Совершенно другие правила направлены на то, чтобы проводники по всей своей длине не перегревались при преобладающих нагрузках и условиях использования. Эти два набора правил не имеют ничего общего друг с другом — они основаны на совершенно разных термодинамических соображениях. В некоторых расчетах чисто случайно используются одинаковые множители. Иногда требования к заделке обеспечивают самый большой проводник, а иногда — требования по предотвращению перегрева проводника.Вы не можете сказать точно, пока не завершите все расчеты, а затем не проведете сравнение. Пока вы не привыкнете делать эти расчеты, делайте их на отдельных листах бумаги.
Ток всегда связан с теплом. Каждый проводник имеет некоторое сопротивление, и по мере увеличения тока вы увеличиваете количество тепла, при прочих равных условиях. Фактически, количество тепла быстро увеличивается пропорционально квадрату силы тока. Таблицы допустимой нагрузки в NEC по-другому отражают нагрев. Как выдержки из Таблицы 310.16, таблицы показывают, какой ток вы можете безопасно (то есть без перегрева изоляции) и непрерывно проводить через проводник при преобладающих условиях — что, по сути, является определением допустимой токовой нагрузки в Статье 100: «Ток в амперах, который проводник может непрерывно работать в условиях эксплуатации, не превышая его температурный допуск ».
Таблица 1. Таблица 310.16
Таблицы допустимой нагрузки показывают, как проводники реагируют на тепло. Таблицы пропускной способности (см. Таблицу 310.16, например) делают гораздо больше, чем описано в предыдущем абзаце. Они косвенно показывают значение тока, при котором проводник будет работать при определенном температурном пределе или ниже него. Помните, что нагрев проводника происходит из-за протекания тока через металл, имеющий заданную геометрию (как правило, длинный гибкий цилиндр заданного диаметра и металлического содержания). Другими словами, чтобы понять, насколько нагревается проводник, вы можете игнорировать различные стили изоляции.В качестве инструмента обучения давайте превратим это в «правило», а затем посмотрим, как NEC использует его: проводник, независимо от его типа изоляции, проходит при температуре ниже или ниже предельной температуры, указанной в столбце допустимой токовой нагрузки, когда после регулировки В условиях использования он пропускает ток, равный или меньший, чем предел допустимой токовой нагрузки, указанный в этом столбце.
Например, проводник THHN 10 AWG при 90 ° C имеет допустимую нагрузку 40 ампер. Наше «правило» гласит, что когда медные проводники 10 AWG выдерживают 40 ампер при нормальных условиях использования, они достигают установившейся температуры в наихудшем случае 90 ° C чуть ниже изоляции.Между тем, определение допустимой нагрузки говорит нам, что независимо от того, как долго сохраняется эта температура, она не повредит проводник. Однако это не относится к устройству. Если провод на коммутационном устройстве слишком долго становится слишком горячим, это может привести к потере состояния металлических деталей внутри, вызвать нестабильность неметаллических деталей и привести к ненадежной работе устройств максимального тока из-за смещения калибровки.
Ограничения прерывания для защиты устройств
Из-за риска перегрева устройств производители устанавливают пределы температуры для проводов, которые вы надеваете на их клеммы.Учтите, что соединение металл-металл, которое является надежным в электрическом смысле, вероятно, проводит тепло так же эффективно, как и ток. Если вы подключите провод 90 ° C к автоматическому выключателю, и проводник достигнет 90 ° C (почти точка кипения воды), внутренняя часть этого выключателя не будет намного ниже этой температуры. Ожидать, что этот выключатель будет надежно работать даже с привинченным к нему источником тепла 75 ° C, означает многого.
Рис. 1. Схема, предложенная для нового примера 3A для NEC
2005 года.Испытательные лаборатории принимают во внимание уязвимость устройств к перегреву, и в течение многих-многих лет существуют ограничения, запрещающие использование проводов, которые могут вызвать перегрев устройства.Эти ограничения теперь появляются в NEC 110.14 (C). Меньшие по размеру устройства (как правило, 100 А и ниже или с условиями подключения для проводов 1 AWG или меньше) исторически не предполагалось, что они будут работать с проводниками, рассчитанными на более 60 ° C, такими как тип TW. Для оборудования с более высокими номиналами предполагается наличие проводов с температурой 75 ° C, но обычно не выше для оборудования на 600 В и ниже. Это справедливо и сегодня для более крупного оборудования. (Оборудование среднего напряжения, более 600 вольт, имеет большие внутренние зазоры, и обычная поправка составляет 90 ° C на 110.40, но это оборудование выходит за рамки данной статьи.) Сегодня меньшее оборудование все чаще имеет рейтинг «60/75 ° C», что означает, что оно будет работать должным образом, даже если сечение проводников основано на столбце 75 ° C ( Таблица 310.16).
Фотография 1 показывает маркировку «60/75 ° C» на автоматическом выключателе на 20 ампер, что означает, что он может использоваться с проводниками 75 ° C или с проводниками 90 ° C, используемыми в соответствии с столбцом допустимой токовой нагрузки 75 ° C. Как на щитке, так и на устройстве на другом конце проводника должны быть сделаны одинаковые поправки на допустимую температуру 75 ° C.В противном случае применяется столбец 60 ° C. Однако всегда помните, что проводники имеют два конца. Для успешного использования проводов меньшего диаметра (с большей допустимой нагрузкой) на другом конце устройства должна быть нанесена аналогичная маркировка. Обратитесь к рисунку 2 для примера работы этого принципа.
Соединения — это заделки. Не все заделки происходят на электрических устройствах или утилизационном оборудовании. Некоторые заделки происходят в середине участка, когда один проводник соединяется с другим. Та же проблема возникает, когда мы выполняем полевое соединение с шиной, которая проходит между оборудованием.Шины, обычно прямоугольные в поперечном сечении, часто используются вместо обычных проводов в приложениях, требующих очень больших токов. Когда вы подключаетесь к одной из этих сборных шин (в отличие от сборной шины внутри панели) или от одного проводника к другому, вам нужно беспокоиться только о номинальной температуре компрессионных соединителей или других задействованных средств сращивания. Обратите внимание на отметку, например, «AL9CU» на выступе. Это означает, что вы можете использовать его как с алюминиевыми, так и с медными проводниками при температуре до 90 ° C, но только там, где наконечник «установлен отдельно» (текст NEC).
Температурная маркировка наконечников обычно означает меньше, чем кажется. Многие контакторы, щитовые панели и т. Д. Имеют клеммные наконечники с маркировкой, указывающей на допустимую температуру 90 ° C. Игнорируйте эту маркировку, потому что выступы не устанавливаются отдельно. Применяйте обычные правила завершения работы для этого типа оборудования. Здесь происходит то, что производитель оборудования покупает наконечники у другого производителя, который не хочет запускать две производственные линии для одного и того же продукта. Проушина, которую вы устанавливаете на сборной шине и безопасно используете при температуре 90 ° C, также работает, если она поставляется производителем вашего контактора.Но на контакторе вы не хотите, чтобы наконечник работал так сильно. Проушина не будет повреждена при 90 ° C, но оборудование, к которому она привинчена, не будет работать должным образом.
Определение параметров защиты цепи для постоянно загружаемых устройств
NEC определяет непрерывную нагрузку как нагрузку, продолжающуюся три часа или дольше. Большинство бытовых нагрузок не являются непрерывными, но многие коммерческие и промышленные нагрузки являются непрерывными. Рассмотрим, например, ряды люминесцентных ламп в магазине. Не многие магазины всегда открыты менее трех часов за раз.Хотя непрерывная нагрузка не влияет на допустимую нагрузку на проводник (определяемую, как мы видели, как постоянную допустимую нагрузку по току), она оказывает большое влияние на электрические устройства. Подобно тому, как на устройство будет воздействовать механически источник тепла, прикрепленный к нему болтами, на него также действует механическое воздействие, когда через него постоянно проходит ток, близкий к его номинальной нагрузке. Чтобы не уменьшить тепловую нагрузку на устройство и не повлиять на его рабочие характеристики, NEC ограничивает подключенную нагрузку до не более 80 процентов от номинальной мощности цепи.Обратное значение 80 процентов равно 125 процентам, и вы увидите, что ограничение указано в обоих направлениях. Ограничение продолжительной части нагрузки до 80 процентов от номинальной мощности устройства означает то же самое, что и указание на то, что устройство должно быть рассчитано на 125 процентов от продолжительной части нагрузки. Если у вас есть как непрерывная, так и непостоянная нагрузка на одну и ту же цепь, возьмите непрерывную часть на уровне 125 процентов, а затем добавьте прерывистую часть. Результат не должен превышать номинальных значений схемы.
Предположим, например, что нагрузка состоит из 51.6 ампер периодической нагрузки и 67,8 ампер непрерывной нагрузки (всего 119 ампер), как было предложено для примера 3A (рисунок 1) и показано только с основными элементами на рисунке 3. Мы будем использовать формат рисунка 3 на протяжении всей остальной части этого документа. статью, чтобы избежать путаницы, поскольку мы постепенно вводим усложняющие факторы, влияющие на эти расчеты. Рисунок 1 объединяет все аспекты процедуры расчета, и мы вернемся к нему в конце. На данный момент просто рассчитайте минимальную пропускную способность, необходимую для нашего подключенного оборудования (не проводников), следующим образом:
Шаг 1:51.6 А x 1,00 = 51,6 А
Шаг 2: 67,8 A x 1,25 = 84,8 A
Шаг 3: Минимум = 136,4 A
Раздел 220.2 (B) позволяет отбрасывать незначительные доли ампера2. Устройство, такое как автоматический выключатель, которое будет выдерживать этот профиль нагрузки, должно иметь номинал не менее 136 ампер, даже если на самом деле через устройство проходит только 119 ампер. В случае устройств защиты от сверхтоков следующий более высокий стандартный размер будет составлять 150 ампер. В общем, для устройств защиты от сверхтоков, не превышающих 800 ампер, NEC позволяет округлить в большую сторону до следующего более высокого стандартного размера устройства максимальной токовой защиты.
Рис. 2. При оценке температуры заделки всегда учитывайте оба конца проводника.
Две распространенные ошибки. Зайдя так далеко, здесь легко сделать две ошибки. Во-первых, хотя вы можете округлить номинал устройства максимального тока, вы не можете округлить с точки зрения нагрузки проводника, даже одного ампера. Провод 1 AWG в колонне 75 ° C может выдерживать ток 130 ампер. Если ваша фактическая нагрузка составляет 131 ампер, вам необходимо использовать провод большего размера.Во-вторых, когда важны продолжительные нагрузки, необходимо создать дополнительный запас по размеру проводов, чтобы обеспечить правильную работу подключенных устройств. Этот последний пункт приводит к постоянной путанице, потому что может показаться, что он противоречит тому, что мы сказали о допустимой нагрузке проводника, которая имеет тенденцию быть фактором, определяющим минимальный размер проводника.
Рис. 3. Устройства защиты от сверхтоков должны быть рассчитаны на расчетную нагрузку плюс 25 процентов любых частей нагрузки, которые являются непрерывными.
Мы работаем с проводниками и опасаемся перегрева проводов. Производители устройств в этом смысле не беспокоятся о проводниках; они беспокоятся о том, что их устройства могут перегреться и не работать должным образом. Непрерывные нагрузки создают серьезные проблемы с точки зрения отвода тепла изнутри механического оборудования. Помните, что когда вы прикрепляете провод к устройству, они становятся одним в механическом, а также в электрическом смысле. Производители устройств полагаются на эти проводники как на теплоотвод, особенно при постоянной нагрузке.NEC позволяет это сделать, требуя увеличения размеров проводников, несущих постоянные нагрузки, в соответствии с той же формулой, которая применяется к устройству, а именно дополнительных 25 процентов непрерывной части нагрузки.
Снижение номинальных характеристик может существенно повлиять на нагрев проводника. Например, проводник THHN 10 AWG может выдерживать 40 ампер в течение месяца без ущерба для себя. Но в этих условиях проводник будет представлять собой непрерывный источник тепла 90 ° C. Теперь посмотрите, что происходит, когда мы (1) определяем размер проводника для заделки на 125 процентов от непрерывной части нагрузки и (2) используем столбец 75 ° C для анализа.Этот расчет предполагает, что оконечная нагрузка рассчитана на 75 ° C вместо значения по умолчанию 60 ° C:
Шаг 1: 1,25 x 40 A = 50 A
Шаг 2: Таблица 310.16 при 75 ° C = 8 AWG
Мы переходим от проводника 10 AWG к проводу 8 AWG (6 AWG, если оборудование не имеет допусков для заделки 75 ° C). Это всего лишь один стандартный размер проводника, но посмотрите на него с точки зрения производителя устройства. 10 AWG, непрерывно выдерживающий 40 А, представляет собой непрерывную тепловую нагрузку до 90 ° C.А как насчет 8 AWG? Используйте таблицу допустимой нагрузки в обратном порядке, в соответствии с нашим «правилом». Сорок ампер — это допустимая токовая нагрузка проводника 8 AWG, 60 ° C. Следовательно, любой провод 8 AWG (THHN или другой) не будет превышать 60 ° C, если его нагрузка не превышает 40 ампер. При увеличении всего на один размер проводника температура оконечной нагрузки упала с 90 ° C до 60 ° C. NEC позволяет производителям рассчитывать на этот запас.
Напомним, что если у вас постоянная нагрузка на 40 ампер, автоматический выключатель должен иметь номинал не менее 125 процентов от этого значения, или 50 ампер.Кроме того, провод должен иметь такой же размер, чтобы выдерживать такое же значение тока, исходя из столбца допустимой нагрузки 75 ° C (или 60 ° C, если не рассчитано на 75 ° C). Изготовитель и испытательная лаборатория рассчитывают, что относительно холодный проводник будет работать как теплоотвод для тепла, выделяемого внутри устройства в этих условиях непрерывной работы.
Рис. 4. Эти воображаемые тяговые коробки на каждом конце участка иллюстрируют, как отделить расчеты кабельных каналов / нагрева кабеля от расчетов заделки.
В примере с фидером (рис. 1), включая 125 процентов непрерывной части нагрузки, мы получаем проводник на 136 А, а следующий больший провод в столбце 75 ° C — 1/0 AWG.Используйте здесь столбец 75 ° C, потому что устройство на 150 А превышает пороговое значение в 100 А (ниже которого предполагается, что номинальный ток составляет 60 ° C). Помните, что через эти устройства на самом деле протекает только 119 ампер (67,8 + 51,6 ампер) тока. Дополнительные 17 ампер (разница между 119 и 136 ампер) — это фантомная нагрузка. Вы включаете его только для того, чтобы ваш окончательный выбор проводника был достаточно холодным, чтобы он мог работать в соответствии с допущениями, сделанными в различных стандартах на устройства.
Устройства рассчитаны на 100-процентную непрерывную нагрузку.Существуют устройства, которые производятся и перечисляются так, чтобы постоянно соответствовать 100% своего рейтинга, и NEC признает их использование в порядке исключения. Обычно в этих приложениях используются очень большие размеры корпуса выключателя в диапазоне 600 ампер (хотя расцепители могут быть меньше). Эти продукты сопровождаются дополнительными ограничениями, такими как количество, которое может использоваться в одном корпусе, и минимальные требования к номинальной температуре для проводников, подключенных к ним. Сначала узнайте, как установить обычные устройства, а затем примените эти устройства со 100-процентным рейтингом, если вы столкнетесь с ними, обязательно применив все ограничения на установку, указанные в инструкциях, прилагаемых к этому оборудованию.Предупреждение о проводниках, имеющих два конца, применяется здесь с особой остротой; имейте в виду, что одно из этих устройств на одном конце цепи ничего не говорит о пригодности оборудования на другом конце.
Середина проводника — предотвращение перегрева проводников
Рис. 5. Пример, снова использующий устройство подачи с 51,6 А при непостоянной нагрузке и 67,8 А при постоянной нагрузке.
Ни одно из предыдущих обсуждений не имеет ничего общего с предотвращением перегрева проводника.Верно. Все, что мы сделали, — это удостоверились, что устройство работает так, как предполагают производитель и испытательная лаборатория с точки зрения ограничений. Теперь нужно убедиться, что проводник не перегревается. Опять же, емкость по определению — это непрерывная способность. Характеристики нагрева устройства в конце пробега не имеют никакого отношения к тому, что происходит в середине дорожки качения или кабельной сборки.
Повторяю, на этом этапе вы должны разделить свое мышление. Мы просто закрыли конец проводника; Теперь перейдем к середине проводника.Помните, как вас просили сделать это на отдельных листах бумаги? Заблокируйте первый и забудьте все, что вы только что рассчитали. Это не имеет абсолютно никакого отношения к тому, что будет дальше. Только после того, как вы выполнили следующую серию вычислений, вы можете получить первый лист бумаги. И только после этого вы должны вернуться и посмотреть, какой результат представляет наихудший случай и, следовательно, определяет ваш выбор дирижера.
Мнимые ящики для тяги? Если у вас возникли проблемы с этим различием, а у многих возникают проблемы, примените воображаемую коробку для вытягивания на каждом конце пробега (рис. 4).В этой части статьи рассматривается выбор проводов для прокладки между двумя тяговыми коробками, и не более того. Первая часть статьи касалась выбора проводов подходящего размера для подключения к устройствам, и не более того. Последним шагом в этом процессе является сравнение двух результатов и выбор проводников, удовлетворяющих обоим наборам требований. В этот момент, и только в этот момент, вы можете выключить свой мысленный образ этих ящиков для тяги, потому что они больше не служат никакой цели.
Проверьте определение допустимой нагрузки.Токовая нагрузка проводника — это его допустимая токовая нагрузка в условиях эксплуатации. Для целей NEC на допустимую нагрузку влияют два полевых условия: взаимный нагрев и температура окружающей среды. Любой из них или оба могут применяться к любой электрической установке. Оба эти фактора уменьшают допустимую нагрузку, указанную в таблицах.
Рис. 6. Повышенные температуры окружающей среды также вызывают снижение допустимой токовой нагрузки проводов
Взаимное отопление. Под нагрузкой проводник рассеивает тепло через поверхность в окружающий воздух; если что-то замедляет или препятствует скорости рассеивания тепла, температура проводника увеличивается, возможно, до точки повреждения.Чем больше токопроводящих проводов находится в одной и той же кабельной трассе или кабельной сборке, тем ниже эффективность, с которой они могут рассеивать свое тепло. Чтобы покрыть этот эффект взаимного нагрева, NEC налагает штрафы за снижение номинальных значений токовой нагрузки стола. Штрафы увеличиваются с увеличением количества токоведущих проводов в кабельной трассе или кабельной сборке. Таблица 310.15 (B) (2) (a) NEC ограничивает допустимую нагрузку, указывая коэффициенты снижения номинальных значений, применимые к токовым нагрузкам стола. Например, если количество проводников превышает три, но меньше семи, допустимая нагрузка составляет только 80 процентов от табличного значения; если число больше шести, но меньше одиннадцати — 70 процентов; больше десяти, но меньше двадцати одного, 50 процентов и так далее.Однако, если длина дорожки не превышает 24 дюйма (классифицируется как ниппель), NEC предполагает, что тепло будет уходить с концов дорожки качения, а допустимая токовая нагрузка закрытых проводников не должна снижаться [см. 310.15 (B) (2). (а) Исключение № 3].
Считайте только токоведущие проводники для расчетов снижения номинальных характеристик. Заземляющие провода оборудования никогда не учитываются для корректировки допустимой нагрузки, а предназначены для заполнения. Необходимо учитывать только один проводник в паре трехходовых переключателей. Нейтральный проводник, по которому проходит только несимметричный ток цепи (например, нейтральный провод трехпроводной однофазной цепи или четырехпроводной трехфазной цепи), в некоторых случаях не учитывается для снижения номинальных характеристик.Однако заземленные проводники не всегда являются нейтральными. Заземленный («белый») провод в двухпроводной цепи пропускает тот же ток, что и провод под напряжением, и поэтому не является нейтралью. Если вы устанавливаете две такие двухпроводные цепи в кабелепровод, их следует рассматривать как четыре проводника.
Рис. 7. Два питателя на рис. 5, на которые может повлиять добавление повышенной температуры окружающей среды, показанной на рис. 6
Как (и когда) считать нейтралов. Хотя нейтральные проводники учитываются для снижения номинальных характеристик только в том случае, если они действительно являются токонесущими, в коммерческих распределительных системах, получаемых из трехфазных, четырехпроводных трансформаторов, соединенных звездой, все чаще обнаруживаются очень сильно нагруженные нейтрали.Если цепь питает в основном электроразрядное освещение или другие нелинейные нагрузки, вы всегда должны учитывать нейтраль. Нейтральные элементы в предлагаемом Примере 3A подсчитываются по той же причине. Помните также, что каждый раз, когда вы прокладываете только два из трехфазных проводов трехфазной четырехпроводной системы вместе с нейтралью системы, эта нейтраль всегда несет примерно такую же нагрузку, что и незаземленные проводники, и ее необходимо учитывать. Такое расположение очень распространено в больших многоквартирных домах, где фидер в каждую квартиру состоит из двухфазных проводов вместе с нейтралью, но в целом обслуживание трехфазное, четырехпроводное.
Однако нейтраль истинной однофазной трехпроводной системы (например, 120/240 вольт) не нужно учитывать, потому что гармонические токи полностью компенсируются в этих системах. Подавляющее большинство односемейных и небольших многоквартирных домов и большинство ферм имеют такое распределение, что значительно упрощает ваши расчеты по выбору кондуктора.
Снижение допустимой нагрузки проводника. Теперь, когда вы знаете, как подсчитать количество проводников с током в кабелепроводе, пора научиться применять правила NEC к результату.Использование NEC напрямую означает переход от таблицы допустимой нагрузки к коэффициенту снижения мощности (на который вы умножаете) и сравнение результата с нагрузкой. Это замечательно для инспектора, который проверяет вашу работу (в резюме в конце статьи используется этот процесс), но это не поможет вам выбрать правильного дирижера в первую очередь. Вы хотите пойти другим путем: зная нагрузку, вы хотите выбрать правильный проводник. На рисунке 5 показан пример, где снова используется питатель с непостоянной нагрузкой 51,6 ампер и 67.8 ампер непрерывной нагрузки. Предположим, у вас есть два из этих фидеров, обеспечивающих одинаковые профили нагрузки и идущих по одному и тому же каналу. Это будет восемь токоведущих проводов в кабельной дорожке. В этой части анализа игнорируйте проблемы непрерывной загрузки и завершения. Помните, что для этого расчета вам следует использовать свежий лист бумаги.
Начните с 119 ампер фактической нагрузки (51,6 ампер + 67,8 ампер, округленные до трех значащих цифр, как указано в предлагаемом новом примере 3A) и разделите (вы идете в другом направлении, поэтому вы используете обратное умножение) на 0 .7 [см. Таблицу 310.15 (B) (2) (a)], чтобы получить в этом случае 170 ампер. 2 Другими словами, любой проводник с допустимой токовой нагрузкой, равной или превышающей 170 ампер, математически гарантированно будет нести ток 119- безопасное усиление фактической нагрузки. Провод 1/0 AWG THHN с допустимой нагрузкой 170 ампер будет безопасно переносить эту нагрузку в условиях использования, и может показаться, что он работает. Будет ли он представлять ваш окончательный выбор, зависит от того, что следует из последующего анализа под заголовком «Выбор дирижера».
Рисунок 8.Существует ограниченное исключение из принципа слабого звена в цепи, проиллюстрированного на этом чертеже.
Проблемы с температурой окружающей среды. Высокая температура окружающей среды, как и в случае взаимного нагрева, препятствует отводу тепла проводника. Чтобы предотвратить перегрев, NEC предоставляет коэффициенты снижения номинальных значений температуры окружающей среды в нижней части таблиц допустимой нагрузки. В нашем примере проводники цепи проходят через температуру окружающей среды 35 ° C. Их допустимая нагрузка снижается (для проводников с температурой 90 ° C) до 96 процентов от базового числа в таблице допустимой нагрузки, как показано на рисунке 6.Здесь мы снова начинаем с 119 ампер и делим на 0,96, чтобы получить 124 ампер. Любой провод с температурой 90 ° C с допустимой токовой нагрузкой, равной или превышающей 124 А, будет безопасно переносить эту нагрузку.
Что произойдет, если у вас одновременно высокая температура окружающей среды и взаимный нагрев, как показано на рисунке 7? Разделите дважды, по одному разу на каждый множитель. В данном случае:
119 А ÷ 0,7 ÷ 0,96 = 177 А
Провод 2/0 AWG THHN (токовая нагрузка = 195 ампер) выдержит эту нагрузку, не повредившись. Опять же, это будет верно независимо от того, была ли нагрузка непрерывной, и было ли разрешено использовать устройства с выводами 90 ° C.Не обманывайте; расчет прекращения по-прежнему должен быть заперт в другом ящике.
При пониженной допустимой нагрузке применяется только к небольшой части пробега. Иногда вы будете сталкиваться с установками, в которых большая часть схемы соответствует таблице 310.16, но небольшая часть требует очень значительного снижения характеристик. Например, как показано на рисунке 8, длина вашего контура может составлять 208 футов, из которых 200 футов в нормальных условиях и 7 футов проходят через угол котельной с очень высокой температурой окружающей среды.NEC обычно соблюдает принцип «слабое звено в цепи» и требует, чтобы максимально допустимая токовая нагрузка была наименьшей где-либо в течение цикла. Однако для очень коротких интервалов, когда остальная часть цепи может работать как теплоотвод, NEC позволяет использовать более высокую допустимую нагрузку.
Рис. 9. Никогда не упускайте из виду тот факт, что в конце рабочего дня устройство защиты от сверхтоков должно защищать свои проводники.
В частности, в любое время, когда допустимая нагрузка изменяется во время цикла, определяют все точки перехода.С одной стороны каждой точки допустимая нагрузка будет выше, чем с другой стороны. Теперь измерьте длину проводника с более высокой допустимой нагрузкой (в данном примере участки, не находящиеся в котельной) и длину проводника с меньшей допустимой нагрузкой (в данном примере — в котельной). Сравните две длины. NEC 310.15 (A) (2) Исключение позволяет использовать более высокое значение допустимой нагрузки за пределами точки перехода для длины, равной 10 футам или 10 процентам длины цепи, имеющей более высокую допустимую нагрузку, в зависимости от того, что меньше.
В этом случае (200-футовый участок за пределами 8 футов в котельной) 10 процентов длины цепи, имеющей более высокую допустимую нагрузку, будут составлять 20 футов, но вы не можете применить правило к чему-либо более 10 футов. меньше или равно 10 футам (и меньше 10-процентного предела в 20 футов) применяется исключение, и вы можете игнорировать температуру окружающей среды в котельной при определении допустимой допустимой токовой нагрузки проводников, проходящих через нее. В словах исключения, «более высокая допустимая нагрузка» (которая применяется к трассе за пределами котельной) может использоваться за переходной точкой (стеной котельной) на «расстояние, равное 10 футов или 10 процентам длины. рассчитано при более высокой допустимой нагрузке, в зависимости от того, что меньше.”
Выбор проводника
Теперь вы можете разблокировать ящик и вытащить расчет прекращения. Положите оба листа бумаги перед собой и спроектируйте наихудший случай, установив самый большой проводник, полученный в результате этих двух независимых расчетов. Расчет оконечной нагрузки (рис. 3) потребовал проводов сечением под столбцом 75 ° C не менее 136 ампер, хотя фактическая нагрузка составляла всего 119 ампер. Вы можете использовать 1/0, THHN или THW. Выбор проводов 90 ° C на основе только нагрузки или даже нагрузки, работающей на одном фидере при температуре окружающей среды 35 ° C (рис. 6), приведет к получению проводов 2 AWG, и устройства не будут работать правильно.
Предположим, вы поместили два фидера (восемь проводов) в кабелепровод, как показано на рисунке 5. Расчет заделки по-прежнему составляет 1/0, но, как мы видели, расчет снижения номинальных характеристик дорожки качения также составляет 1/0 AWG. Теперь правила прекращения и правила дорожки качения совпадают. Однако, если тот же канал проходит через зону с высокой температурой окружающей среды, вам потребуется 2/0 THHN или XHHW. Это пример того, когда условия дорожки качения ограничивают, и вы соответственно выбираете размер. На этом этапе мы возвращаемся к основному вопросу, поставленному в предлагаемом примере 3A, как показано на рисунке 1, а именно к определению размеров фидера, а незаземленные фазные проводники оказываются сечением 2/0 AWG.
Проводник должен быть всегда защищен
Никогда не упускайте из виду тот факт, что устройство максимального тока всегда должно защищать провод. Для цепей на 800 ампер и меньше 240,4 (B) позволяет использовать устройство перегрузки по току следующего более высокого стандартного размера для защиты проводников. Выше этой точки 240,4 (C) требует, чтобы допустимая токовая нагрузка проводника была не меньше номинала устройства максимального тока. В качестве окончательной проверки убедитесь, что размер устройства максимального тока, выбранного для выдерживания длительных нагрузок, защищает проводники в соответствии с этими правилами; в противном случае вам потребуется соответственно увеличить размер проводника.
