Как рассчитать сечение кабеля по силе тока. Какие факторы влияют на выбор сечения проводника. Как правильно подобрать кабель для электропроводки. Почему важно учитывать длину кабеля при расчете сечения.
Основные методы расчета сечения кабеля
При проектировании электропроводки крайне важно правильно рассчитать и выбрать сечение кабеля. От этого зависит безопасность и надежность всей электрической системы. Существует несколько основных методов расчета сечения проводников:
- По мощности подключаемых электроприборов
- По силе тока
- По длине кабельной линии
Каждый из этих методов имеет свои особенности и область применения. Рассмотрим их более подробно.
Расчет сечения кабеля по мощности
Это наиболее простой метод, подходящий для бытовых электропроводок. Алгоритм расчета следующий:
- Суммируется мощность всех электроприборов
- Полученное значение умножается на коэффициент одновременности 0.8
- По таблице подбирается сечение кабеля, соответствующее расчетной мощности
Формула расчета:
Pобщ = (P1 + P2 + … + Pn) * 0.8
Где Pобщ — общая расчетная мощность, P1, P2 и т.д. — мощности отдельных приборов.
Выбор сечения кабеля по силе тока
Этот метод считается более точным, так как учитывает фактическую токовую нагрузку. Порядок расчета:
- Определяется сила тока для каждого прибора по формуле: I = P / U
- Токи суммируются
- По таблице допустимых токовых нагрузок выбирается сечение жилы
Для однофазной сети: I = P / (U * cos φ)
Для трехфазной сети: I = P / (√3 * U * cos φ)
Где I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, cos φ — коэффициент мощности.
Учет длины кабеля при расчете сечения
При значительной протяженности кабельных линий необходимо учитывать падение напряжения. Расчет производится по формуле:
S = (ρ * L * I) / ΔU
Где S — сечение жилы, ρ — удельное сопротивление материала, L — длина линии, I — ток, ΔU — допустимое падение напряжения (обычно 5%).
Факторы, влияющие на выбор сечения кабеля
При расчете и выборе сечения проводников следует учитывать ряд важных факторов:
- Максимальная мощность нагрузки
- Длина кабельной линии
- Способ прокладки (открытый, в трубах, в земле)
- Температура окружающей среды
- Материал жил (медь или алюминий)
- Тип изоляции кабеля
Только комплексный учет всех этих параметров позволит правильно подобрать сечение кабеля и обеспечить безопасную и надежную работу электропроводки.
Таблицы для выбора сечения кабеля
Для удобства выбора сечения проводников используются специальные таблицы, в которых указаны допустимые токовые нагрузки для кабелей различного сечения. Вот пример такой таблицы для медных проводов:
| Сечение жилы, мм² | Допустимый ток, А |
|---|---|
| 1.5 | 19 |
| 2.5 | 27 |
| 4 | 38 |
| 6 | 46 |
| 10 | 70 |
При использовании таких таблиц важно учитывать способ прокладки кабеля и температуру окружающей среды, так как эти факторы влияют на допустимую токовую нагрузку.
Распространенные ошибки при выборе сечения кабеля
При расчете сечения проводников нередко допускаются ошибки, которые могут привести к серьезным последствиям. Вот некоторые из них:
- Неправильная оценка суммарной мощности нагрузки
- Игнорирование длины кабельной линии
- Выбор сечения «с запасом» без учета экономических факторов
- Использование устаревших или некорректных таблиц
- Пренебрежение условиями эксплуатации кабеля
Чтобы избежать этих ошибок, рекомендуется тщательно производить расчеты и при необходимости консультироваться со специалистами.
Почему важно правильно выбирать сечение кабеля
Правильный выбор сечения проводников имеет ключевое значение для безопасности и эффективности электроустановки. Вот основные причины, по которым так важно уделять этому вопросу особое внимание:
- Предотвращение перегрева и возгорания проводки
- Снижение потерь электроэнергии
- Обеспечение стабильного напряжения у потребителей
- Увеличение срока службы кабелей и оборудования
- Возможность дальнейшего расширения электросети
Недооценка важности правильного расчета сечения может привести к серьезным авариям и значительным материальным потерям.
Особенности выбора сечения для различных типов кабелей
При расчете сечения важно учитывать особенности конкретного типа кабеля. Рассмотрим некоторые распространенные варианты:
Кабели с медными жилами
Обладают лучшей проводимостью, что позволяет использовать меньшее сечение по сравнению с алюминиевыми. Однако они дороже.
Кабели с алюминиевыми жилами
Требуют большего сечения из-за более высокого сопротивления, но значительно дешевле медных.
Силовые кабели
Рассчитаны на большие токи, имеют усиленную изоляцию. Сечение выбирается с учетом длительно допустимой токовой нагрузки.
Контрольные кабели
Используются для передачи сигналов управления. Сечение выбирается исходя из требуемой помехозащищенности.
Учет специфики конкретного типа кабеля позволяет оптимально подобрать сечение для каждого случая применения.
Основные особенности расчета кабеля по его длине
Одним из самых важных критериев в процессе выбора кабеля, который обеспечивает электропитание, является определенное количество величин, потому стоит обращать внимание на такой способ, как расчет сечения кабеля по нагрузке, а также расчет по сечению. Для того чтобы обеспечить высокий уровень безопасности и предельной надежности, очень важно обратить внимание на длину каждого из элементов линии, кроме того, всей линии в целом. Стоит отметить, что практически все современные приспособления в первую очередь рассчитаны на какие-то определенные максимальные значения рабочего напряжения, которое может быть равно показателям от 185 до 240 Вольт. Именно по этой причине, если при расчете не учитывать показатели потери напряжения, которые связаны именно с длиной кабеля, появляется большая вероятность того, что напряжение на конце линии будет значительно меньше, чем то, что требуется для обеспечения нормальной работы всех имеющихся устройств. В свою очередь это может привести к невозможности их эксплуатации или, что еще более неприятно, могут вообще выйти из строя. Таким образом, проводя подобные расчеты сечения кабеля по показателям длины, можно обеспечить безопасность и качественную работу всей системы в целом.
Расчет сечения кабеля по длине в быту
Прежде всего, подобный метод идеально подойдет в быту. Как правило, такой расчет в данных условиях необходим в процессе изготовления удлинителей, которые рассчитаны на достаточно большие расстояния. Что касается остальных случаев, то при прокладке кабеля в бытовых условиях подобные сложные расчеты не требуются. Это основано на том, что длина линий в быту отличается относительно небольшой длиной, потому все потери напряжения настолько малы, что ими вполне можно пренебречь. Несмотря на это, в процессе прокладки линии всегда следует оставлять определенный запас, равный примерно 15 см, причем оставлять его требуется с каждой стороны на проведение таких процессов, как коммутация проводов, их подключение, где осуществляется такой процесс, как пайка, сварка или обжим. Что касается концов кабелей, то те, которые входят в щиток, должны иметь еще больший запас для подключения защитной автоматики и достаточно аккуратной укладки.
Говоря иными словами, в бытовых условиях на той поверхности, где планируется прокладывать кабель, прежде всего, стоит проставить определенные отметки мест расположения розеток, выключателей, электропотребителей, коммутационных коробок и иных подобных приспособлений. После этого рулеткой осуществляется замер расстояния и отрезается кабель, но с небольшим запасом. По окончании данных работ крепится непосредственно сам кабель к поверхности, но в строго соответствии со всеми требованиями ПУЭ.
Многие монтажники, имеющие большой опыт работы в данной сфере деятельности, а также те, которые имеют напарника, поступают еще более просто, что позволяет им сэкономить немалое количество времени. В самом начале производится разметка расположения таких устройств, как коммутационные коробочки, выключатели и розетки. Затем, без предварительного замера осуществляется прокладка и крепление кабеля, но с запасом, после чего отрезается.
Расчет сечения кабеля по длине в промышленности
Что касается области промышленности, то здесь требуемый расчет сечения кабеля по длине осуществляется уже на этапе проектирования электрических сетей. Подобные расчеты важно сделать в том случае, если на кабель будут возложены долговременные и достаточно серьезные нагрузки.
Практически все проводники по причине своих свойств, обладают определенной величиной электрического сопротивления, которое может вызвать потери в процессе прохождения по проводам электрического тока. Стоит отметить такие факторы, влияющие на параметры величины потерь и сопротивления, как материал, из которого выполнен проводник, то есть алюминий и медь, имеет значение сечение проводника, как правило, чем меньше сечение, тем потери больше. Кроме того, важна длина проводника, то есть чем больше данный параметр, тем соответственно больше и потери.
На основании всех вышеперечисленных факторов становится ясно, по какой причине в проводниках присутствует явление некоторого падения напряжения, которое, как правило, равно величине тока, умноженного на показатели сопротивления проводника. Согласно установленным правилам, примерное значение падения показателей напряжения должно быть равно 5%. Если данный параметр немного выше, проводник следует подобрать с большим сечением.
Как осуществляется расчет сечения кабеля по длине
Для осуществления подобных расчетов, как правило, используется специальная формула. В ней содержаться показатели длины, удельное сопротивление самого проводника, площадь сечения. При этом сопротивление определяется по специальным справочным таблицам, при этом можно убедиться в том, что много здесь зависит от марки провода и самого кабеля. После определения всех необходимых составляющих, определяются особые расчетные значения тока. Для этой цели суммарная мощность нагрузки разделяется на величину показателей напряжения в сети. По специальной справочной формуле рассчитывается величина падения в сети или в линии напряжения. Оценка величины соотношения в процентах к значению изначального напряжения, а также выбор оптимального сечения проводника, который должен укладываться в пятипроцентный барьер.
Важно обратить внимание, что для промышленных и иных предприятий со средним и крупным товарооборотом, рекомендуется производить специальный комплексный расчет, в процессе которого учитываются все необходимые требования для тех или иных конкретных условий эксплуатации. Для проведения подобных расчетов можно обратиться за помощью к специалистам, которые на самом высоком профессиональном уровне, с определенными гарантиями обеспечения работоспособности сети в процессе рабочих нагрузок произведут все расчеты. Кроме того, будут выполнены расчеты, которые обеспечат минимальные затраты, если есть необходимость произвести наращивание производственной мощности.
Пример расчета бытовой сфере
Если после осуществления подсчета суммарной мощности потребителей было получено 3,8 кВт, находится сила тока по такой формуле — I = P/U·cosφ. Здесь P – представляет собой суммарную мощность, (Вт), I — это сила тока, (А), cosφ – коэффициент, который равен 1, но только если сети бытовые, а также U — напряжение в сети, (В).
В данном случае, если 3,8 кВт разделить на напряжение 220 В, получится число, равное 17,3 А. Применяя специальные таблицы ПУЭ под номерами 1.3.4 и 1.3.5 определяется необходимое сечение медного кабеля или выполненное из алюминия. Что касается материала, то в быту рекомендуется использовать именно медь, потому при полученных показателях силы тока потребуется кабель из меди с сечением 1,5 кв. мм.
После этого, как правило, рассчитывается показатель сопротивления, по формуле R = p·L/S, где R — это сопротивление провода, (Ом), указатель p представляет собой значение удельного сопротивления, (Ом·мм2/м), L – это параметр длины провода или кабеля, (м), а S — площадь поперечного сечения, который выражается в мм2. Стоит отметить, что удельное сопротивление Р – это постоянная величина, которая прямо зависит от материала. Если это медь, то удельное сопротивление равно 0,0175, если алюминий, то он равен 0,0281. На основании проведенных расчетов для одной жилы в кабеле, длина которого составляет 20 м, получается R = 0,0175·20/1,5 = 0,232 Ом. По той причине, что ток проходит только по одной жиле, а по другой возвращается, параметр длины удваивается, то есть получается Rобщ = 0,464 Ом.
При необходимости рассчитать потери напряжения используется формула dU = I·R. В данной формуле I — это сила тока, (А),dU – потери напряжения, (В), а R — показывает сопротивление кабеля или провода в Ом. После проведения расчетов получается такой пример dU = 17,3·0,464 = 4,06 В = 8,02 В.
Что касается расчета потерь в процентном соотношении, то данный показатель выводится так — 8,02 В / 220 В х 100% = 3,65%. Как видно, полученный показатель не превышает 5% то есть допустимое значение, а соответственно выбор был осуществлен верно. В ситуации, если цифра будет больше данной величины, рекомендуется подобрать медный кабель с параметром сечения не 1,5 мм, а 2,5 кв. мм.
Сечение медного кабеля | Полезные статьи
Проектирование любых электрических сетей включает выбор кабеля с подходящими параметрами, ключевым из которых является сечение. От того, насколько правильно подобрано сечение медного кабеля, зависит работоспособность и надежность всей сети. Если неправильно рассчитать этот параметр, то можно столкнуться с проблемой, когда сеть будет работать с существенным перегрузом. Использование кабеля на переделе возможностей обычно приводит к его значительному нагреву и рано или поздно он выйдет из строя.
По определению, сечение медного кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если кабель состоит из одной жилы круглого сечения, то его площадь вычисляется по формуле площади круга, а если из множества проводников — то суммой сечения всех жил. Этот параметр является стандартизированной величиной. Главным документом, регламентирующим этот вопрос, является ПУЭ («Правила устройства электроустановок»). Кроме того, зная марку кабеля, количество и сечение жил, можно также определить, сколько весит медный кабель.
Как рассчитать сечение медного кабеля
Для того чтобы правильно рассчитать сечение кабеля, необходимо знать следующие параметры медных кабелей: напряжение сети, сила тока и мощность потребителей. Основным же параметром, влияющим на подбор кабеля, является предельно допустимая токовая нагрузка. Выбор сечения по токовой нагрузке производится по следующему алгоритму:
1) определение суммарной мощности нагрузки;
2) расчет силы тока;
3) выбор сечения кабеля по таблице.
Допустим, вам необходимо выбрать кабель для бытовой сети. Для начала необходимо определить суммарную мощность всех электрических приборов и оборудования, которые планируется использовать. Делается это простым арифметическим сложением всей нагрузки. Значение мощности у каждого прибора указывается в его паспортных данных и на табличке. Расчет силы тока для однофазной сети 220 В рассчитывается по формуле:
I = P / 220, где
Р — суммарная мощность, кВт;
220 — напряжение сети, В.
Формула расчета для 3-фазной сети 380В:
I = P / √3 х 380
Используя полученную величину, остается выбрать соответствующее значение сечения из таблицы в ПУЭ.
Кабель медный: технические характеристики
Описанная методика помогает выбрать для квартиры или дома силовой кабель для различных групп электропотребителей. Следует понимать, что токовая нагрузка для осветительной группы значительно ниже, чем у розеточной, следовательно, нет необходимости закладывать везде одинаковое сечение. Вес медного кабеля и его стоимость для освещения будут существенно ниже.
Дополнительные факторы, влияющие на выбор сечения
Дополнительным фактором, который может внести свои коррективы при выборе, является длина кабеля. Его следует учитывать при прокладке длинных трасс. Дело в том, что при увеличении длины увеличивается вес медного кабеля, а с ним — сопротивление и потери. Проектная величина потерь не должна превышать 5 %.
Потери можно рассчитать вручную, но проще всего воспользоваться готовыми данными зависимости потерь от момента нагрузки из ПУЭ и приведенными в таблицах ниже. Момент нагрузки — величина, получаемая произведением длины кабеля в метрах на мощность в кВт. Например, момент нагрузки для медного кабеля длиной 40 м и мощности нагрузки 3 кВт составляет: 40 х 3 = 120 кВт*м.
Зависимость потерь напряжения от момента нагрузки для кабельной линии 220В при заданном сечении токопроводящей жилы
Зависимость потерь напряжения от момента нагрузки для кабельной линии 380 В при заданном сечении токопроводящей жилы
Приведенные данные не учитывают увеличение сопротивления от нагрева кабеля при токах эксплуатации, составляющих от 0,5 и выше от предельно допустимых значений для данного сечения. В этом случае необходимо применить поправочный коэффициент, который также приводится в ПУЭ.
При более точных расчетах длинных кабельных сетей учитывают также потери в контактных соединениях. Это обычно делается при наличии большого количества потребителей (например, при проектировании линии городского освещения). Существуют и другие, менее значительные факторы, влияющие на величину потерь, но ими, как правило, пренебрегают, если общая величина падения напряжения не превышает нормативные 5 %.
Компания «Кабель.РФ®» является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку медного кабеля по выгодным ценам.
Выбор сечения кабеля КГ в зависимости от силы тока
Каталог кабеля КГ / Каталог КГ-ХЛ1) Кабель КГ и КГ-ХЛ (1х…)
2) Кабель КГ и КГ-ХЛ (2х…)
| Марка кабеля |
Сечение жилы, мм2 |
Допустимый ток, А |
| КГ 2х2,5 |
2,5 |
40 |
| КГ 2х4 |
4 | 55 |
| КГ 2х6 |
6 | 60 |
| КГ 2х10 |
10 | 90 |
| КГ 2х16 |
16 | 115 |
| КГ 2х25 |
25 | 145 |
| КГ 2х35 |
35 | 180 |
| КГ 2х50 |
50 | 220 |
| КГ 2х70 |
70 | 260 |
| КГ 2х95 |
95 | 300 |
| КГ 2х120 |
120 | 350 |
| КГ 2х150 |
150 | 400 |
| КГ 2х185 |
185 | 450 |
3) Кабель КГ и КГ-ХЛ (3х…)
| Марка кабеля |
Сечение жилы, мм2 |
Допустимый ток, А |
| КГ 3х2,5+ |
2,5 |
40 |
| КГ 3х4+ |
4 | 50 |
| КГ 3х6+ |
6 | 60 |
| КГ 3х10+ |
10 | 80 |
| КГ 3х16+ |
16 | 105 |
| КГ 3х25+ |
25 | 135 |
| КГ 3х35+ |
35 | 165 |
| КГ 3х50+ |
50 | 205 |
| КГ 3х70+ |
70 | 250 |
| КГ 3х95+ |
95 | 290 |
| КГ 3х120+ |
120 | 335 |
| КГ 3х150+ |
150 | 385 |
| КГ 3х185+ |
185 | 430 |
4) Кабель КГ и КГ-ХЛ (4х…)
5) Кабель КГ и КГ-ХЛ (5х…)
Свои вопросы по подбору кабеля КГ и КГ-ХЛ и другой кабельно-проводниковой продукции вы всегда можете задать сотрудникам Торгового Дома «Кабель-Ресурс» позвонив по указанным на сайте телефонам.
Подбор кабеля
Первоочередным параметром для выбора сечения кабеля (провода) является ток нагрузки.
В том случае, если в качестве входного параметра известна потребляемая мощность (P),
ток нагрузки (I) расчитывается следующим образом:
Одна фаза, либо постоянное напряжение, U:
I = P / U
Три фазы (переменное напряжение), U:
I = P / (1,73*U)
* Данный алгоритм подбора сечения кабеля носит информативный характер.Для получения более точной информации следует обратиться к специалисту.
| Номинальное сечение жилы, мм2 | |||||||||
| Допустимые токовые нагрузки кабелей с алюминиевыми жилами с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, напряжение до 3 кВ включительно, А | |||||||||
| одножильных | двужильных | трехжильных | четырехжильных | пятижильных | |||||
| на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле |
| Номинальное сечение жилы, мм2 | |||||||||
| Допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, напряжение до 3 кВ включительно, А | |||||||||
| одножильных | двужильных | трехжильных | четырехжильных | пятижильных | |||||
| на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле | на воздухе | на земле |
Как рассчитать сечение кабеля: 3 способа
Среда, 19/05/2021 в 16:17Электропроводка – одна из самых сложных инженерных систем в доме. И очень важно правильно выбрать сечение электрокабеля.
Расчет сечения кабеля может выполняться одним из методов:
- по мощности приборов – предполагает вычисление суммарной мощности всех электроприборов и сравнение полученного значения с расчетным, взятым из специальной таблицы;
- по длине – высчитывается величина потерь напряжения, которая зависит от длины линии кабеля, после чего она сравнивается с базовым значением в 5%;
- по току – определяется сила тока каждого из приборов, суммируется и соотносится с табличным значением. По таблице можно определить, сколько жил и какого сечения должно быть у кабеля.
Правильный подбор сечения избавит вас от множества проблем. Подвергающийся чрезмерной нагрузке, слишком слабый провод может стать причиной самовозгорания и короткого замыкания. А дорогостоящая жила хоть и будет надежно выполнять свои функции, обойдется в слишком большую сумму. Сэкономить и при этом получить качественную электропроводку поможет правильный выбор сечения провода. Несмотря на кажущуюся сложность, с данной процедурой может разобраться и человек, не связанный с электрикой.
Подробнее о каждом методе расчета читайте далее в статье.
Выбор сечения кабеля по мощности
Кабель характеризуется мощностью, которую он способен выдержать в ходе эксплуатации приборов. Если она превышает расчетное значение токопроводящей жилы, рано или поздно случится авария.
Чтобы рассчитать сечение кабеля по мощности, нужно выяснить суммарную мощность всех приборов с учетом понижающего коэффициента 0,8. То есть, формула будет иметь вид:
Pобщ.=(P1+P2+…+Pn)*0,8
Понижающей коэффициент предполагает, что не вся техника в доме будет одномоментно потреблять электроэнергию. Получившийся расчет сечения кабеля по мощности сравнивается с данными в таблице – это и будет подходящее сечение.
Таблица сечения кабеля
Например, общая мощность электроприборов в квартире равняется 15 кВт. Умножаем ее на 0,8 и получаем 12 кВт нагрузки. В таблице нужно найти наиболее подходящее значение. Таким образом, необходимо выбрать медный кабель с сечением 10 мм для однофазной сети и 6 мм для трехфазной.
Выбор сечения кабеля по длине
У каждого проводника есть собственное сопротивление. С увеличением длины линии наблюдается потеря напряжения, и чем больше расстояние, тем выше потери. Если расчетная величина потерь становится больше 5%, требуется выбрать провод с более крупными жилами.
Расчет по длине состоит из двух этапов и подразумевает, что заранее известно, сколько метров провода потребуется для монтажа электропроводки.
- Вначале следует определить номинальную силу тока. Длина проводки переводится в миллиметры и умножается на 2, потому что ток уходит по одной жиле, а возвращается по другой.
I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,
где P – мощность в Вт (суммируется вся техника в доме), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов.
- Необходимо узнать сечение проводника. Поможет формула: R = ρ · L/S. Зная, что потери напряжения должны составлять максимум 5%, рассчитываем:
dU = 0,05 · 220 В = 11 В.
Далее выясняем потерю напряжения по формуле:
dU = I · R. R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом.
Таким образом, искомое сечение проводника:
S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.
В случае с трехжильным кабелем, площадь его поперечного сечения (одна жила) должна составлять 0,75 мм2. Таким образом, диаметр жилы должен быть минимум (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Этому условию удовлетворяет кабель BBГнг 3×1,5 мм.
Выбор сечения кабеля по току
Данный метод, также известный как расчет сечения провода по нагрузке, считается самым точным. Вначале необходимо найти силу тока каждого прибора.
В случае однофазной сети для расчета необходимо воспользоваться следующей формулой
I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).
Сумму высчитанных токов необходимо соотнести с табличными значениями.
В примере с однофазной закрытой сетью и мощностью приборов 5 кВт:
I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.
BBГнг 3×1,5 – это медный трехжильный кабель. В таблице ближайшее к силе тока 18 A значение – 19 А (в случае прокладки в воздухе). Таким образом, сечение его жилы должно составлять минимум 1,5 мм2. Сечение жилы BBГнг 3×1,5 равно S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, соответственно, оно удовлетворяет указанному требованию.
Выбрать необходимый вам кабель вы можете в нашем каталоге. Мы реализуем продукцию физическим и юридическим лицам с возможностью доставки по адресу или в удобный пункт самовывоза.
по мощности, силе тока, длине
В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.
От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.
Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.
В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.
Содержание статьи
Расчет по мощности электроприборов
Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.
Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8
Где:
- Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
- (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
- 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко
Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.
Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля
Расчет для алюминиевого проводаРасчет для медного проводаВыбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.
На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.
Расчет сечения кабеля по силе тока
Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.
Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.
Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos
Где:
- I- сила тока
- U – напряжение в сети
- Cos – коэффициент мощности
Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.
Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.
Соотношения диаметра жил к токовым нагрузкамРасчет по длине кабеля
В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.
Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:
- R=(p×L)÷S, где p — удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
- L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
- S- площадь поперечного сечения кабеля.
Далее производится расчет потери напряжения, где сила тока умножается на сопротивление, полученное при расчете. Полученное значение делится на величину напряжение в сети и умножается на 100%.
Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.
В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.
Видео по расчету сечения кабеля
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Расчет и правильный выбор сечения проводов и кабелей.
При замене существующей проводки, а так же при прокладке нового кабеля или провода, существенная роль отводиться правильному расчету сечения проводника. Ведь как ни странно, от этого зависит насколько долго будет служить электропроводка.
Первым шагом, определяемся из какого металла нужен кабель или провод. У проводов из алюминия есть только один плюс — низкая цена, а минусов целый вагон. К тому же, в последних версиях ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) в пункте 7.1.34 черным по белому написано — «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами» и никак иначе. Но ничего не написано что делать тем, у кого алюминиевая проводка, наследие давно не существующей страны.
Если нужно поменять всю электропроводку, то тут проблем нет, берем медь и спим спокойно. А если нужно поменять проводку только в одном помещении и подцепить ее на старую алюминиевую? Тогда делаем расчет для алюминиевого провода и прокладываем его, или делаем расчет для медного провода и через клеммы соединяем с алюминием. Ни в коем случае не скруткой, а то потом долго будете думать, почему у вас сгорела квартира (алюминий и медь образуют гальваническую пару и место их непосредственного контакта сильно нагревается).
Вторым шагом высчитываем, сколько ватт будет потреблять помещение. Для этого суммируем мощность всех электроприборов, которые будут находиться в использовании.
Например: в комнате у нас будет работать телевизор (мощность 100Вт), компьютер (мощность 400Вт), кондиционер (мощность 1000Вт), свет (6 лампочек по 60Вт), ну и допустим обогреватель (мощность 2000Вт). Все мощности, взятые для примера, вымышленные.
Суммируем все мощности: 100Вт + 400Вт + 1000Вт + 360Вт + 2000Вт = 3860Вт
Третьим шагом высчитываем силу тока по формуле I=P/U·cosФ
I — сила тока (А)
P — общая мощность (Вт)
U — напряжение в сети (В)
cosФ (косинус фи) лучше всего брать равным 1 (если у вас не промышленные агрегаты)
Напряжение в сети равно 220 вольт.
Рассчитываем силу тока для нашего примера: I=3860/220·1=17,5 А
По таблице выбираем значение сечения провода или кабеля (ПУЭ таблица 1.3.4 и 1.3.5).
|
Сечение токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для проводов, проложенных |
|||||
|
открыто |
в одной трубе |
|||||
|
двух одножильных |
трех одножильных |
четырех одножильных |
одного двухжильного |
одного трехжильного |
||
|
0,5 |
11 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
0,75 |
15 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1 |
17 |
16 |
15 |
14 |
15 |
14 |
|
1,5 |
23 |
19 |
17 |
16 |
18 |
15 |
|
2 |
26 |
24 |
22 |
20 |
23 |
19 |
|
2,5 |
30 |
27 |
25 |
25 |
25 |
21 |
|
3 |
34 |
32 |
28 |
26 |
28 |
24 |
|
4 |
41 |
38 |
35 |
30 |
32 |
27 |
|
5 |
46 |
42 |
39 |
34 |
37 |
31 |
|
6 |
50 |
46 |
42 |
40 |
40 |
34 |
|
8 |
62 |
54 |
51 |
46 |
48 |
43 |
|
10 |
80 |
70 |
60 |
50 |
55 |
50 |
|
Сечение токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для проводов, проложенных |
|||||
|
открыто |
в одной трубе |
|||||
|
двух одножильных |
трех одножильных |
четырех одножильных |
одного двухжильного |
одного трехжильного |
||
|
2 |
21 |
19 |
18 |
15 |
17 |
14 |
|
2,5 |
24 |
20 |
19 |
19 |
19 |
16 |
|
3 |
27 |
24 |
22 |
21 |
22 |
18 |
|
4 |
32 |
28 |
28 |
23 |
25 |
21 |
|
5 |
36 |
32 |
30 |
27 |
28 |
24 |
|
6 |
39 |
36 |
32 |
30 |
31 |
26 |
|
8 |
46 |
43 |
40 |
37 |
38 |
32 |
|
10 |
60 |
50 |
47 |
39 |
42 |
38 |
В нашем случае используем двухжильный провод с медными жилами проложенный в штробе. Подбираем сечение по 1 таблице и оно равняется 1.5 мм2 (при силе тока 18 А).
Вычисляем сопротивление провода: R=p·L/S
R — сопротивление провода (Ом)
p — удельное сопротивление (Ом·мм2/м)
L — длина провода или кабеля (м)
S — площадь поперечного сечения (мм2)
Измеряем длину нужного провода, берем удельное сопротивление из таблицы и рассчитываем сопротивление провода или кабеля.
| Материал |
Удельное сопротивление |
| медь |
0,0175 |
|
алюминий |
0,0281 |
В нашем примере используем медь и длина провода 10 метров.
Подставляем значения в формулу: R=0,0175·10/1,5=0,116 Ом
Это мы рассчитали сопротивление для одной жилы. Но так как у нас провод двужильный, то сопротивление будет в два раза больше.
R=0,232 Ом
Если провод трехжильный то сопротивление так же умножаем на 2, задействованы всего 2 жилы, третья это земля.
И последним шагом, подсчитываем потери напряжения по длине провода. Допустимое падение напряжения не более 5%.
Формула падения напряжения: dU=I·R
I — сила тока
R — сопротивление провода или кабеля
dU=17,5·0,232=4,06 В
Переводим в проценты: 220 вольт у нас 100%, отсюда 1% = 2,2 В
dU=4,06/2,2=1,84 %
Падение напряжения в допустимых пределах, значит взятое сечение отлично подходит к заданной длине провода. Если падение напряжение будет больше 5%, то нужно взять в расчетах сечение побольше.
Для проверки используем онлайн расчет сечения кабеля или провода.
P.S. Не советую просто рассчитывать сечение на онлайн калькуляторе, его хорошо использовать только в совокупности со своими подсчетами, так вы точно не ошибетесь и выберете правильное сечение провода или кабеля.
| AWG | СТРОИТЕЛЬСТВО | ДИАМЕТР (мм) | ПЛОЩАДЬ (мм²) | ВЕС (г / м) | R Ом макс. (Ом / 100 м) при 20 ° C | |
| 4 | 133 x 0,455 R | 6,48 | 21,62 | 197,9 | 0,09 | |
| 6 | 133 х 0.361 R | 5,14 | 13,61 | 124,9 | 0,14 | |
| 8 | 1 x 3,26 133 x 0,287 R | 3,26 4,09 | 8,37 8,60 | 74,38 79,02 | 0,21 0,22 | |
| 10 | 1 x 2,59 37 x 0,404 C 91 x 0,254 U | 2,59 2,80 2,70 | 5,26 4,77 4,61 | 46,77 44,43 42.22 | 0,35 0,38 0,43 | |
| 12 | 1 x 2,05 19 x 0,455 C 37 x 0,320 C 45 x 0,300 C 91 x 0,203 U | 2,05 2,27 2,22 2,45 2,15 | 3,31 3,09 2,98 3,18 2,95 | 29,46 28,66 27,88 28,27 27,00 | 0,55 0,59 0,61 0,58 0,65 | |
| 13 | 1 х 1,83 | 1.83 | 2,63 | 23,36 | 0,70 | |
| 14 | 1 x 1,63 19 x 0,361 C 19 x 0,361 U 27 x 0,300 C 37 x 0,254 C 61 x 0,203 U | 1,63 1,80 1,70 1,80 1,78 1,76 | 2,08 1,94 1,94 1,91 1,88 1,97 | 18,45 18,04 17,14 16,98 16,67 18,50 | 0,88 0,94 0,94 0,94 0.97 1,04 | |
| 15 | 1 х 1,45 | 1,45 | 1,65 | 14,68 | 1.11 | |
| 16 | 1 x 1,29 19 x 0,287 C 19 x 0,287 U 19 x 0,300 C 19 x 0,300 U 61 x 0,16 U 315 x 0,071 R | 1,29 1,42 1,36 1,50 1,43 1,45 1,60 | 1,31 1,23 1,23 1,34 1,34 1,23 1,25 | 11.62 11,41 10,83 12,50 11,86 11,23 11,80 | 1,40 1,49 1,49 1,36 1,36 1,45 1,47 | |
| 17 | 1 х 1,15 | 1,15 | 1.04 | 9,24 | 1,76 | |
| 18 | 1 x 1,02 7 x 0,404 19 x 0,254 C 19 x 0,254 U 61 x 0,142 U | 1,02 1,21 1,27 1,21 1,24 | 0.824 0,901 0,962 0,962 0,966 | 7,32 8,25 8,93 8,49 9,00 | 2,22 2,03 1,90 1,90 1,89 | |
| 19 | 1 х 0,91 | 0,91 | 0,653 | 5,80 | 2,80 | |
| 20 | 1 x 0,813 7 x 0,320 19 x 0,203 C 19 x 0,203 U 37 x 0,142 U 135 x 0,071 | 0,813 0,960 1.009 0,966 0,970 0,92 | 0,518 0,563 0,616 0,616 0,586 0,534 | 4,61 5,17 5,70 5,42 5,38 4,90 | 3,53 3,25 2,97 2,97 3,12 3,42 | |
| 21 | 1 х 0,724 | 0,724 | 0,412 | 3,66 | 4,44 | |
| 22 | 1 x 0,643 7 x 0,254 19 x 0,160 C 19 x 0.160 U 37 x 0,114 U 72 x 0,071 | 0,643 0,762 0,800 0,762 0,780 0,68 | 0,324 0,355 0,382 0,382 0,380 0,285 | 2,89 3,26 3,55 3,37 3,46 2,60 | 5,64 5,15 4,78 4,78 4,83 6,41 | |
| 23 | 1 х 0,574 | 0,574 | 0,259 | 2,30 | 7,06 | |
| 24 | 1 х 0.511 7 x 0,203 19 x 0,127 C 19 x 0,127 U 56 x 0,071 U | 0,511 0,609 0,634 0,597 0,600 | 0,205 0,227 0,241 0,241 0,222 | 1,82 2,08 2,23 2,12 2,05 | 8,91 8,05 7,58 7,58 8,23 | |
| 25 | 1 х 0,455 | 0,455 | 0,163 | 1,44 | 11,24 | |
| 26 | 1 х 0.404 7 x 0,160 19 x 0,102 C 19 x 0,102 U 33 x 0,071 U | 0,404 0,480 0,504 0,483 0,450 | 0,128 0,141 0,155 0,155 0,130 | 1,14 1,29 1,44 1,37 1,20 | 14,26 12,96 11,79 11,79 14,06 | |
| 27 | 1 х 0,320 | 0,361 | 0,102 | 0,91 | 17,86 | |
| 28 | 1 х 0.320 7 x 0,127 19 x 0,079 C | 0,320 0,381 0,395 | 0,080 0,089 0,093 | 0,72 0,82 0,86 | 22,72 20,60 19,63 | |
| 29 | 1 х 0,287 | 0,287 | 0,065 | 0,58 | 28,25 | |
| 30 | 1 x 0,254 7 x 0,102 19 x 0,063 C | 0,254 0,304 0,315 | 0.051 0,057 0,059 | 0,45 0,53 0,57 | 36,07 31,95 30,87 | |
| 31 | 1 х 0,226 | 0,226 | 0,040 | 0,36 | 45,56 | |
| 32 | 1 x 0,203 7 x 0,079 19 x 0,050 C | 0,203 0,237 0,250 | 0,032 0,034 0,037 | 0,29 0,32 0,36 | 56,47 53.28 49,00 | |
| 33 | 1 х 0,180 | 0,180 | 0,025 | 0,23 | 71,82 | |
| 34 | 1 х 0,160 7 х 0,063 | 0,160 0,189 | 0,020 0,022 | 0,18 0,21 | 90,9 83,8 | |
| 35 | 1 х 0,142 | 0,142 | 0,016 | 0,14 | 115,4 | |
| 36 | 1 х 0.127 7 х 0,050 | 0,127 0,150 | 0,0127 0,0137 | 0,11 0,13 | 144,3 133,4 | |
| 37 | 1 х 0,114 | 0,114 | 0,0102 | 0,09 | 179 | |
| 38 | 1 х 0,102 7 х 0,040 | 0,102 0,120 | 0,0081 0,0088 | 0,07 0,0784 | 225 214 | |
| 39 | 1 х 0.089 | 0,089 | 0,00622 | 0,06 | 295 | |
| 40 | 1 х 0,079 7 х 0,031 | 0,079 0,090 | 0,00490 0,00528 | 0,0436 0,0469 | 375 350 | |
| 41 | 1 х 0,071 | 0,071 | 0,00396 | 0,0352 | 460 | |
| 42 | 1 х 0,063 7 х 0.025 | 0,063 0,075 | 0,00316 0,0034 | 0,0281 0,0318 | 600 536 | |
| 43 | 1 х 0,056 | 0,056 | 0,00246 | 0,0219 | 745 | |
| 44 | 1 х 0,050 7 х 0,020 | 0,050 0,060 | 0,00203 0,0022 | 0,0180 0,0196 | 910 836 | |
| 46 | 1 х 0.040 7 х 0,015 | 0,040 0,045 | 0,00126 0,001372 | 0,0112 0,0112 | 1500 1492 | |
| 48 | 1 х 0,031 7 х 0,0125 | 0,031 0,0375 | 0,00075 0,000859 | 0,0067 0,0077 | 2450 2371 | |
| 50 | 1 х 0,025 7 х 0,0100 | 0,025 0,0300 | 0,00049 0.000550 | 0,0044 0,0049 | 3750 3872 | |
| 52 | 1 х 0,020 | 0,020 | 0,00031 | 0,0028 | 5850 | |
| 54 | 1 х 0,0158 | 0,0158 | 0,000196 | 0,00175 | 10441 | |
| 56 | 1 х 0,0125 | 0,0125 | 0,000123 | 0,00109 | 16599 | |
| 58 | 1 х 0.0100 | 0,0100 | 0,000079 | 0,00070 | 27101 |
Токопроводящая способность — обзор
2.3 Транспорт с высоким смещением
При высоких смещениях на токонесущую способность углеродных нанотрубок в значительной степени влияет электрон-фононное рассеяние. На рис. 2.8 показаны экспериментально измеренные вольт-амперные характеристики нанотрубки малого диаметра. Проводимость максимальна при нулевом смещении и уменьшается с увеличением смещения, что свидетельствует об увеличении электрон-фононного рассеяния.Для рассмотрения режима переноса с большим смещением в металлических нанотрубках был предложен подход, основанный на уравнении Больцмана [25]. Подход с использованием уравнения Больцмана описывает временную эволюцию и пространственную зависимость функций распределения электронов
Рис. 2.8. Зависимость тока от приложенного смещения металлической нанотрубки при разных температурах. Дифференциальная проводимость максимальна при нулевом смещении и достигает гораздо более низких значений при высоких смещениях. Рисунок после Ref. [25].
fL (E, x)
и
fR (E, x)
, которые представляют движущиеся влево и вправо электроны.При наличии процессов рассеяния и однородного электрического поля эти уравнения имеют вид
(2.36) ∂fL∂t + vF∂fL∂x + 1ħeVL∂fL∂k = [∂fL∂t] рассеяние
∂fR∂t− vF∂fR∂x − 1ħeVL∂fR∂k = [∂fR∂t] рассеяние.
Три источника рассеяния включены для описания переноса большого смещения в металлических углеродных нанотрубках: упругое рассеяние на дефектах, обратное рассеяние на фононах и прямое рассеяние на фононах. Упругое рассеяние определяется выражением
(2.37) [∂fL∂t] elastic = vFle (fL − fR)
, где
le
— упругая длина свободного пробега.Столкновения обратного рассеяния с фононами приводят к скорости изменения функции заполнения
(2.38) [∂fL (E) ∂t] bp = vFlbp {[1 − fL (E)] fR (E + ħΩ) — [1 −fR (E − ħΩ)] fL (E)}
, тогда как рассеяние вперед на фононах равно
(2.39) [∂fL (E) ∂t] fp = vFlfp {[1 − fL (E)] fL ( E + Ω) — [1 − fL (E − ħΩ)] fL (E)}.
Эти уравнения дополняются граничными условиями на контактах
(2.40) fR (E) | x = 0 = tL2f0 (E − μL) + (1 − tL2) fL (E) | x = 0
fL ( E) | x = L = tR2f0 (E − μR) + (1 − tR2) fR (E) | x = L
, где
f0
— равновесное распределение Ферми, а
tL, R
— коэффициенты передачи на контактах.Как только функции распределения определены путем решения уравнений Больцмана с граничными условиями, ток вычисляется из
(2.41) I = 4e2h∫ (fL − fR) dE
, где функции распределения могут быть вычислены в любом (кроме то же самое) точка
x
в установившемся режиме. Рис. 2.9 показывает численно рассчитанный [25] ток в зависимости от напряжения для металлической углеродной нанотрубки длиной один микрон, включая электрон-фононное рассеяние с фононами 150 мэВ, и с параметрами
Рис. 2.9. Расчет зависимости тока от напряжения для металлической углеродной нанотрубки с использованием уравнения переноса Больцмана и электрон-фононного рассеяния. На вставке показан процесс электрон-фононного рассеяния, при котором электроны с энергией, превышающей энергию фонона, испускают фонон и рассеиваются обратно. Рисунок после Ref. [25].
tL, R2 = 0,5
,
le = 300 нм, lpb = 10 нм
и
lpf = ∞
. Превосходное согласие с экспериментом показывает, что длина свободного пробега для рассеяния оптических фононов составляет около 10 нм, и преобладает рассеяние на фононах в диапазоне 150 мэВ.
Поскольку длина свободного пробега для рассеяния на оптических фононах мала, проводимость при высоком смещении заметно уменьшается в нанотрубках, которые намного длиннее этой длины свободного пробега. Если предположить, что все электроны, падающие из левого контакта с энергией на 160 мэВ, превышающей энергию Ферми на стороне стока, отражаются эмиссией фононов, максимальный ток, протекающий в длинной нанотрубке (много длин свободного пробега) при больших смещениях, составляет примерно
(2,42) I = 4e2h260 мВ = 25 мкА.
В ряде экспериментов сообщалось о токах, сравнимых с 25 мкА в длинных нанотрубках [20, 25, 26]. Недавнее моделирование вольт-амперных характеристик в баллистическом пределе и с электрон-фононными взаимодействиями также показало, что рассеяние на оптических фононах происходит в масштабе нескольких десятков нанометров, как показано на рис. 2.10. При малых смещениях проводимость
Рисунок 2.10. Расчетные вольт-амперные характеристики в баллистическом пределе (штриховая линия) и при электрон-фононном рассеянии для различных длин.Для самой длинной рассматриваемой нанотрубки (213 нм) ток близок к 25 мкА, как предполагает формула. (2.42). По мере уменьшения длины нанотрубки ток приближается к баллистическому пределу. Рисунок после Ref. [27].
dI / dV
— это почти
4e2 / h
, независимо от длины нанотрубки, что указывает на перенос баллистического заряда в пересекающихся поддиапазонах. По мере увеличения смещения допустимая нагрузка по току и дифференциальная проводимость зависят от длины. Самая длинная из рассматриваемых нанотрубок (длина 213 нм) значительно превышает длину свободного пробега около 10 нм.Расчетный ток для этой нанотрубки составляет около 25 мкА при смещении 1 В, что согласуется с формулой. (2.42). По мере уменьшения длины нанотрубки пропускная способность по току увеличивается и приближается к баллистическому пределу (пунктирная линия) на рис. 2.8.
Стоит отметить, что экспериментально измеренные длины свободного пробега для рассеяния оптических фононов почти в пять раз меньше теоретических предсказаний. В [20] теоретически средняя длина свободного пробега из-за оптического и зонного рассеяния на границах оценивается примерно в 50 нм, но было обнаружено, что экспериментальные данные можно объяснить, только если принять чистую длину свободного пробега в 10 нм.Причина этого несоответствия неясна. Одна из возможностей состоит в том, что испускаемые фононы не могут легко рассеяться в окружающую среду, что приводит к избытку горячих фононов и меньшей экспериментально наблюдаемой длине свободного пробега.
В отличие от нанотрубок малого диаметра, многостенные нанотрубки большого диаметра демонстрируют увеличение дифференциальной проводимости при приложении смещения [8, 28, 29]. На рис. 2.11 показаны экспериментально измеренные ток и проводимость в зависимости от смещения для нанотрубки диаметром 15.6 нм [28]. Низкая проводимость смещения составляет
Рисунок 2.11. Наблюдаемая кривая
I
—V
одиночной многослойной углеродной нанотрубки в диапазоне смещения от -8 до 8 В (правая ось). Проводимость около нулевого смещения составляет0,4G0
и линейно увеличивается до приложенного смещения 5,8 В, где она уменьшается. Многослойная нанотрубка имеет более 15 оболочек и имеет диаметр и длину приблизительно 15,6 и 500 нм соответственно. Рисунок из Ref. [28].0.4G0
вместо максимального
2G0
.Что еще более важно, проводимость увеличивается с приложенным смещением, что также замечено в [5]. [8]. Это качественно отличается от описанного выше случая нанотрубок малого диаметра, где проводимость уменьшается с увеличением смещения (рис. 2.8). Существует множество потенциальных причин увеличения проводимости со смещением, наблюдаемого в этих многостенных нанотрубках большого диаметра. Одна из возможностей состоит в том, что внутренние стенки многослойной нанотрубки начинают проводить ток по мере увеличения смещения. Однако недавние теоретические работы показали, что этот механизм маловероятен [30].Наиболее вероятным объяснением увеличения проводимости при приложении смещения является туннелирование Зинера между непересекающимися валентными зонами и зоной проводимости [31]. Этот процесс показан на рис. 2.12. Рассмотрим электрон, падающий в непересекающуюся валентную подзону нанотрубки из левого контакта. Этот электрон может либо туннелировать в подзону непересекающейся проводимости с той же симметрией (пунктирная стрелка), либо отражаться по Брэггу обратно в левый контакт (пунктирная стрелка). Барьер для туннелирования Зенера в непересекающейся поддиапазоне составляет
Рисунок 2.12. Каждый прямоугольный прямоугольник представляет собой график зависимости энергии от волнового вектора, нижняя часть поддиапазона которого равна электростатическому потенциалу. Для ясности показаны только несколько поддиапазонов. Показаны три процесса: прямая передача (сплошная линия), брэгговское отражение (пунктирная линия) и межподзонное туннелирование (пунктирная линия). Рисунок после Ref. [31].
ΔENC
, а ширина туннельного барьера зависит от профиля потенциала в нанотрубке. Поскольку высота барьера
ΔENC
увеличивается с уменьшением диаметра нанотрубок, оказывается, что непересекающиеся подзоны металлических нанотрубок малого диаметра не проводят значительного тока [27, 31].С другой стороны, для нанотрубок большого диаметра барьер для туннелирования
ΔENC
намного меньше, и в результате вероятность туннелирования увеличивается с увеличением диаметра нанотрубки. Самосогласованные расчеты вольт-амперных характеристик коротких нанотрубок действительно показывают существенную зависимость проводимости от диаметра, возникающую в результате туннелирования в непересекающиеся / полупроводниковые подзоны [27, 31].
Наконец, мы обсудим падение электростатического потенциала в углеродных нанотрубках при низком и высоком смещении.Мы ограничимся обсуждением идеальной связи между нанотрубкой и контактами. В этом случае проводимость нанотрубки определяется количеством подзон, по которым проходит ток и происходит рассеяние из-за электрон-фононного взаимодействия внутри нанотрубки. Обратите внимание, что дополнительное сопротивление на границе контакта нанотрубки приведет к падению приложенного смещения на этом сопротивлении в дополнение к падению на нанотрубке.
При низком смещении, меньшем, чем энергия оптических и зонных граничных фононов (160 мэВ), электрон-фононное рассеяние подавляется, и, следовательно, бездефектные нанотрубки являются существенно баллистическими.В этом пределе низкого смещения приложенное смещение в основном падает на двух концах нанотрубки, как показано на рис. 2.13 (а). Интересно, что даже несмотря на то, что нанотрубка баллистическая, электрическое поле вблизи контакта зависит от диаметра трубки. Электрическое поле в центре нанотрубки увеличивается с увеличением диаметра, потому что плотность состояний на атом уменьшается с увеличением диаметра, как показано, например, в уравнении. (1.41). Это делает экранирование в нанотрубках большего диаметра менее эффективным.Когда приложенное смещение увеличивается, позволяя излучать оптические и граничные фононы зоны, электростатический потенциал равномерно падает по длине нанотрубки при условии, что длина нанотрубки во много раз превышает длину свободного пробега. Падение потенциала на рис. 2.13 (б) соответствует этому случаю.
Рисунок 2.13. Расчетный электростатический потенциал вдоль оси нанотрубки. (а) Низкий потенциал смещения для (12,0) и (240,0) нанотрубок, которые имеют диаметры 0,94 и 18,8 нм соответственно. Приложенное смещение составляет 100 мВ.Экранирование нанотрубок большого диаметра значительно хуже. Длина нанотрубки составляет 213 нм. (b) Потенциал как функция положения показан для (12,0) нанотрубок длиной 42,6 и 213 нм в присутствии рассеяния (сплошная линия), с профилем потенциала в баллистическом пределе (пунктирная линия), показанным для сравнения. . Рисунок после Ref. [27].
Рекомендации по выбору многожильного или одножильного кабеля
9 января 2020 г. / Общий
Вы, наверное, слышали о сбалансированной витой паре медных кабелей, называемых либо многожильными, либо одножильными, и если вы не знаете, что использовать, когда и где, вы пришли в нужное место.При выборе необходимо учитывать множество факторов, включая стандарты, среду, область применения и цену. Давайте посмотрим на различия и углубимся в эти соображения, чтобы вы знали, какой тип кабеля подходит для вашей конкретной ситуации.
Основы
Когда дело доходит до медного кабеля с витой парой, термины многожильный и одножильный относятся к фактической конструкции медных проводников внутри кабеля, а сами названия дают очевидное различие между ними.В многожильном кабеле каждый из восьми медных проводников состоит из нескольких «жил» проводов небольшого калибра, которые концентрически намотаны вместе спиралью, очень похожей на веревку. Многожильный кабель обычно обозначается двумя числами, первое число представляет количество жил, а второе — калибр. Например, 7X32 (иногда пишется как 7/32) означает, что имеется 7 жил провода 32 AWG, составляющих проводник. В сплошном кабеле каждый из восьми проводников состоит только из одного сплошного провода большего калибра и указывается только одним номером калибра, указывающим размер проводника, например, 24 AWG.
Это может показаться немного запутанным, если и многожильные, и одножильные кабели относятся к одной и той же категории (например, категории 5e, категории 6 или категории 6A), определенной одним калибром. Просто помните, что независимо от того, состоит ли проводник из нескольких жил или из одного сплошного проводника, окончательный общий размер проводника будет одинаковым. Другими словами, кабель 24 AWG остается кабелем 24 AWG.
Наиболее существенное различие между многожильным и одножильным кабелем — это производительность. Поскольку проводники более высокого калибра (более тонкие) имеют больше вносимых потерь, чем проводники более низкого калибра (более толстые), многожильные кабели демонстрируют на 20–50% большее затухание, чем сплошные медные проводники (20% для 24 AWG и 50% для 26 AWG).А поскольку поперечное сечение многожильного проводника не полностью из меди (там есть немного воздуха), они также имеют более высокое сопротивление постоянному току, чем одножильные кабели. В целом, твердые кабели являются лучшими электрическими проводниками и обеспечивают превосходные стабильные электрические характеристики в более широком диапазоне частот. Они также считаются более прочными и менее подверженными вибрации или коррозии, поскольку имеют меньшую площадь поверхности, чем многожильные проводники.
Еще одно отличие — гибкость.Многожильные кабели намного более гибкие и могут выдерживать большее изгибание по сравнению с жесткими сплошными проводниками, которые могут сломаться при чрезмерном сгибании. Однако, когда дело доходит до заделки многожильного кабеля, отдельные жилы проводов могут со временем порваться или ослабнуть. Сплошные проводники будут сохранять свою форму и правильно сидеть внутри IDC на гнездах, коммутационных панелях и соединительных блоках.
Теперь, когда вы понимаете разницу между многожильным и одножильным кабелем, давайте рассмотрим, что вам нужно учитывать при выборе.
Отраслевые стандарты и окружающая среда
Когда дело доходит до 90-метровых горизонтальных постоянных линий связи, выбора действительно нет, так как стандарты TIA и ISO / IEC требуют твердого кабеля. Многожильный кабель (24 и 26 AWG) ограничен патч-кордами и имеет длину 10 метров в 100-метровом канале. Поскольку многожильные кабели более гибкие и выдерживают изгиб, из них получаются отличные патч-корды для соединений оборудования и перекрестных соединений, где кабели часто сгибаются и манипулируют ими, а на расстоянии всего 10 метров от канала повышенные вносимые потери и сопротивление не являются решающим фактором. в общей производительности канала.Однако более мелкие многожильные коммутационные шнуры 28 AWG, которые имеют еще большие вносимые потери и сопротивление из-за их меньшего калибра, имеют некоторые ограничения. Посетите наш блог, чтобы узнать о Skinny на патч-кордах 28 AWG .
Существуют особые ситуации в открытых офисных помещениях, где стандарты позволяют многожильным патч-кордам занимать более 10 метров 100-метрового канала, поскольку они признают, что офисы сталкиваются с регулярной реконфигурацией и могут потребовать более гибкой кабельной системы.Однако, если в канале используется более 10 метров многожильного кабеля, отраслевые стандарты требуют снижения общей длины канала с учетом более высоких вносимых потерь и сопротивления постоянному току.
Когда дело доходит до снижения номинальных характеристик многожильного кабеля в соответствии с отраслевыми стандартами, важным фактором является общая толщина кабеля — кабели большего сечения (более тонкие) имеют более высокий коэффициент снижения номинальных характеристик. Снижение номинала для многожильного кабеля 26 AWG составляет 0,5, в то время как 24 AWG только 0,2, а многожильные кабели 22 AWG вообще не требуют снижения номинала.Расчеты для определения общей длины всего канала приведены ниже, где H = длина горизонтального кабеля, D = коэффициент снижения номинальных характеристик, C = общая длина многожильного кабеля и T = общая длина канала.
Например, при использовании 60 метров горизонтального сплошного кабеля категории 6A и 40 метров многожильного соединительного кабеля 24 AWG категории 6A с коэффициентом снижения 0,2 общая длина канала должна быть уменьшена до 97,5 метров. (Если вы предпочитаете математические расчеты, общая длина многожильного кабеля = [105-60] / [1 + 0,2] или 37.5, а общая длина канала = 60 + 37,5 или 97,5 метра.) При использовании многожильного кабеля 26 AWG со снижением номинала 0,5 длину канала необходимо уменьшить до 90 метров.
Рекомендации по применению
В то время как многожильный кабель является нормой для коммутационных шнуров в зонах коммутации в телекоммуникационной комнате (TR) и в рабочей зоне (возможно, длиннее 10 метров в открытых офисных помещениях), в сегодняшних локальных сетях необходимо учитывать основное применение, которое требует использования сплошных патч-кордов — питание через Ethernet.Когда PoE передается по медной витой паре, часть мощности рассеивается в виде тепла. Когда мощность рассеивается в виде тепла, температура внутри кабеля может увеличиваться. Из-за более высоких вносимых потерь и сопротивления постоянному току многожильные коммутационные шнуры с большей вероятностью будут демонстрировать ухудшенные характеристики передачи при повышенных температурах.
Хотя обычно это не вызывает беспокойства в помещениях с контролируемой средой, таких как TR, как только вы начинаете подключать устройства к потолку (например, точки беспроводного доступа, камеры безопасности и светодиодные фонари), скрученные патч-шнуры могут стать проблемой.Хорошее практическое правило состоит в том, что если окружающая среда не контролируется по температуре и не происходит большого количества манипуляций (например, изгибов), патч-корды должны быть сконструированы с использованием твердого кабеля. А если вы используете многожильные патч-корды в неконтролируемой среде, лучше сделать их короткими (около 5 метров или меньше). А когда дело доходит до сред с более высокими температурами, отраслевые стандарты требуют снижения номинальной длины канала и для этого, и для большего количества кабелей в пучке, генерирующего больше тепла, может потребоваться еще большее снижение номинальной длины (да, мы опубликовали в блоге по этому поводу. тоже).
Какая разница в цене?
В то время как большее количество жил в проводнике означает большую гибкость, количество жил влияет на цену — чем больше жил в кабеле, тем выше его стоимость. Чтобы снизить затраты, многожильный кабель категории 6 и категории 6A разработан с достаточным количеством жил для обеспечения надлежащей гибкости, но не таким большим, чтобы это создавало резкую разницу в цене. Другими словами, дельты недостаточно, чтобы поставить под угрозу производительность (или соответствие стандартам), выбирая многожильный кабель вместо одножильного для сред и приложений, для которых они не подходят.Храните многожильные кабели в зонах с контролируемой средой, где требуется большая гибкость.
Посмотреть конфигуратор Versiv
Типы проводов, используемых в воздушных линиях электропередачи
Типы проводов, используемых в воздушных линиях электропередачи
Размещено в h в изоляторах кТипы проводов, используемых в воздушных линиях электропередачи
Автор: Киран Давэр Киран — приглашенный автор Центра знаний Peak Demand и редактор журнала Electrical Easy, который можно найти на сайте electricaleasy.com.
Проводник — один из важнейших компонентов воздушных линий. Выбор подходящего типа проводника для воздушных линий так же важен, как и выбор экономичного размера проводника и экономичного напряжения передачи. Хороший проводник должен обладать следующими свойствами:
- высокая электропроводность
- высокая прочность на разрыв, выдерживающая механические нагрузки
- относительно более низкая стоимость без ущерба для многих других свойств
- меньший вес на единицу объема
Материалы проводников
Раньше медь была предпочтительным материалом для воздушных проводов, но алюминий заменил медь из-за гораздо более низкой стоимости и меньшего веса алюминиевого проводника по сравнению с медным проводником того же сопротивления.Ниже приведены материалов, которые являются хорошими проводниками .
- Медь: Медь обладает высокой проводимостью и большей прочностью на разрыв. Итак, медь в жестко вытянутом многопроволочном виде — отличный вариант для ВЛ. Медь имеет высокую плотность тока, что означает большую пропускную способность по току на единицу площади поперечного сечения. Поэтому медные проводники имеют относительно меньшую площадь поперечного сечения. Кроме того, медь долговечна и имеет высокую стоимость лома. Однако из-за более высокой стоимости и недоступности медь редко используется для воздушных линий электропередачи.
- Алюминий: Алюминий имеет около 60% проводимости меди; это означает, что при одинаковом сопротивлении диаметр алюминиевого проводника примерно в 1,26 раза больше, чем у медного проводника. Однако вес алюминиевого проводника составляет почти половину веса эквивалентного медного проводника. Кроме того, прочность алюминия на разрыв меньше, чем у меди. Учитывая совокупные факторы стоимости, проводимости, прочности на разрыв, веса и т. Д., Алюминий имеет преимущество перед медью. Поэтому алюминий широко используется для изготовления воздушных проводов.
- Кадмий-медь: Сплавы кадмий-медь содержат примерно от 98 до 99% меди и до 1,5% кадмия. Добавление примерно 1% кадмия к меди увеличивает прочность на разрыв до 50%, а проводимость снижается только примерно на 15%. Следовательно, кадмиево-медные проводники могут быть полезны для исключительно длинных пролетов. Однако из-за высокой стоимости кадмия такие проводники во многих случаях могут быть неэкономичными.
- Другие материалы: Есть много других металлов и сплавов, которые проводят электричество.Серебро более проводимо, чем медь, но из-за его высокой стоимости в большинстве случаев оно непрактично. В качестве проводника также может использоваться оцинкованная сталь. Хотя сталь имеет очень высокий предел прочности на разрыв, стальные проводники не подходят для эффективной передачи энергии из-за плохой проводимости и высокого сопротивления стали. Высокопрочные сплавы, такие как фосфористая бронза, также могут иногда использоваться в экстремальных условиях.
Типы проводов
Как уже упоминалось выше, алюминиевые проводники имеют преимущество перед медными проводниками с учетом совокупных факторов стоимости, проводимости, прочности на разрыв, веса и т. Д.Алюминиевые проводники полностью заменили медные проводники в воздушных линиях электропередачи из-за их более низкой стоимости и меньшего веса. Хотя алюминиевый проводник имеет больший диаметр, чем медный проводник с таким же сопротивлением, это является преимуществом, если принять во внимание «коронный разряд». Корона значительно уменьшается с увеличением диаметра проводника. Ниже приведены четыре общих типа воздушных проводов , которые используются для воздушной передачи и распределения для передачи выработанной энергии от генерирующих станций конечным пользователям.Как правило, все типы проводников имеют многопроволочную форму для увеличения гибкости. Сплошные проволоки, за исключением очень малой площади поперечного сечения, очень трудны в обращении, а также они имеют тенденцию кристаллизоваться в точке опоры из-за раскачивания на ветру.
- AAC: полностью алюминиевый провод
- AAAC: провод из алюминиевого сплава
- ACSR: алюминиевый проводник, армированный сталью
- ACAR: алюминиевый проводник, армированный сплавом
AAC: полностью алюминиевый провод
Этот тип иногда также называют ASC (алюминиевый многожильный провод) .Он состоит из жил, изготовленных из алюминия класса EC или электрического проводника. Проводник AAC имеет проводимость около 61% IACS (Международный стандарт отожженной меди). Несмотря на хорошую проводимость, из-за своей относительно низкой прочности, AAC имеет ограниченное использование в линиях электропередачи и сельских распределительных линиях. Тем не менее, AAC можно увидеть в городских районах для распространения, где пролеты обычно короткие, но требуется более высокая проводимость.
AAAC: провод из алюминиевого сплава
Эти проводники изготовлены из алюминиевого сплава 6201, который представляет собой высокопрочный сплав алюминия-магния-кремния.Этот проводник из сплава обеспечивает хорошую электропроводность (около 52,5% IACS) с лучшей механической прочностью. Из-за меньшего веса AAAC по сравнению с ACSR, имеющей равную силу и ток, AAAC может использоваться для целей распространения. Однако обычно он не является предпочтительным для передачи. Кроме того, проводники типа AAAC могут использоваться в прибрежных районах из-за их превосходной коррозионной стойкости.
ACSR: алюминиевый проводник, армированный сталью
ACSR состоит из сплошного или многожильного стального сердечника с одним или несколькими слоями алюминиевых проволок высокой чистоты (алюминий 1350), намотанных по спирали.Сердечник может быть из оцинкованной (гальванизированной) стали или из стали с алюминиевым (алюминированным) покрытием. Покрытия цинкования или алюминирования тонкие и применяются для защиты стали от коррозии. Центральный стальной сердечник обеспечивает дополнительную механическую прочность и, следовательно, прогиб значительно меньше, чем у всех других алюминиевых проводников. Проводники ACSR доступны в широком диапазоне содержания стали — от 6% до 40%. ACSR с более высоким содержанием стали выбирается там, где требуется более высокая механическая прочность, например, при переходе через реки.Проводники ASCR очень широко используются для всех целей передачи и распределения.
ACAR: алюминиевый проводник, армированный сплавом
ПроводникACAR формируется путем наматывания жил из высокочистого алюминия (алюминий 1350) на сердечник из высокопрочного алюминиево-магниево-кремниевого сплава (алюминиевый сплав 6201). ACAR имеет лучшие электрические, а также механические свойства, чем аналогичные проводники ACSR. Проводники ACAR могут использоваться как в воздушных линиях передачи, так и в распределительных линиях.
Сопутствующие товары
Технические характеристики кабеля | LAPP Северная Америка
A: Передача тока повышает температуру кабелей и проводов в зависимости от силы тока или выбранного поперечного сечения проводника. Если сила тока слишком велика, кабель, проложенный при комнатной температуре + 20 ° C, может легко достичь температуры поверхности + 80 ° C. Если бы температура окружающей среды также значительно увеличилась, максимально допустимая температура жилы кабеля была бы значительно превышена.Это может привести к повреждению изоляционного материала жилы, оболочки кабеля и даже медного проводника или вызвать преждевременный выход из строя этих компонентов.
В зависимости от применяемых стандартов для различных сечений медных проводников назначены максимальные значения тока. Материал изоляции жилы здесь практически не играет никакой роли. Важно то, как кабель проложен, одножильный или многожильный. В соответствии с DIN VDE 0298, часть 4, таблица 11 (см. Приложение к каталогу, таблица T12-1), указанные здесь значения мощности действительны для температуры окружающей среды + 30 ° C.
Согласно столбцу B таблицы T12-1, максимальный непрерывный ток, который может подаваться на кабель ÖLFLEX® 450 P 3 G 1.5 для переносного оборудования при температуре окружающей среды + 30 ° C, составляет 16 А на жилу (1,5 мм²).
При повышении температуры окружающей среды до + 50 ° C, например, так называемая «коррекция соотв. коэффициент уменьшения », цель которого — снизить токовую нагрузку на кабель.
Применяемый понижающий коэффициент зависит от преобладающей температуры окружающей среды и максимально допустимой температуры жилы кабеля.На странице каталога кабеля ÖLFLEX® 450 P максимально допустимая температура жилы указана как + 70 ° C. Исходя из этих двух температур, коэффициент уменьшения 0,71 можно найти в таблице T12-2 («Поправочные коэффициенты») в приложении к каталогу; максимальный номинальный ток затем умножается на этот коэффициент.
Если заказчик хочет подать ток 16 А в кабель ÖLFLEX® 450 P 3 G 1,5 мм² при температуре окружающей среды + 50 ° C, сечение жилы 1.5 мм² будет недостаточно!
Примеры расчетов
ÖLFLEX® 450 P 3 G 1,5 мм²:
Макс. нагрузка при + 30 ° C согласно таблице T12-1, столбец B: 16 A
Макс. нагрузка при +50 ℃ согласно таблице T12-2: 16 A x понижающий коэффициент 0,71 = 11,36 A
Результат: Чтобы иметь возможность проводить ток 16 A при температуре окружающей среды + 50 ° C, поперечное сечение проводника должно быть увеличился до подходящего размера.
ÖLFLEX® 450 P 3 G 2.5 мм²:
Макс. нагрузка при + 30 ° C согласно таблице T12-1, столбец B: 25 A
Макс. нагрузка при +50 ℃ согласно таблице T12-2: 25 A x понижающий коэффициент 0,71 = 17,75 A
Результат: Увеличение поперечного сечения проводника с 1,5 мм² до 2,5 мм² дает требуемое значение 16 A при температуре окружающей среды +50 ° C.
Обратите внимание, что этот расчет не принимает во внимание другие важные факторы для правильного определения допустимой нагрузки кабеля, например тип установки!
Сила тока измеряется в амперах (A).
Оценка отсутствует. Этот ответ был
Калибр провода— это важно?
Следует ли конструировать петли из многожильного или одножильного провода?
В чем реальная разница?
В нашей отрасли общеизвестно, что контуры следует проектировать с использованием многожильного провода — но действительно ли это лучший вариант?
Это простой факт, что когда вы сравниваете электрические характеристики сплошного провода имногожильный провод того же калибра, что и одножильный, будет иметь меньшее сопротивление, чем многожильный провод. Это означает, что сплошной провод обеспечивает лучшую производительность контура. Так зачем вообще использовать многожильный провод? Что ж, одно большое преимущество многожильного провода перед одножильным — его гибкость. Гибкость необходима для вводной части цикла. Поэтому ввод всегда следует выполнять многожильным проводом.
Проблемы с многожильным проводом
- Многожильный провод будет иметь более высокое сопротивление, чем одножильный провод того же диаметра, поскольку поперечное сечение многожильного провода не полностью из меди.
- Чем длиннее или тоньше провода, тем больше сопротивление.
Может ли часть петли быть сделана из сплошной проволоки? Да, потому что после того, как петля будет установлена, она не сможет двигаться или сгибаться. Специально для секции цикла нет необходимости в гибкости. Есть и другие преимущества изготовления участка петли из сплошной проволоки, в том числе:
- Обычно одножильные кабели имеют более низкое сопротивление постоянному току и более низкую восприимчивость к высокочастотным воздействиям только благодаря большему диаметру оболочки.
- Сплошной провод менее подвержен вибрациям земли.
- При укладке петли поверх арматурного стержня жесткость сплошной проволоки означает меньшую вероятность того, что петля упадет ниже арматурного стержня при заливке бетона.
- Сплошная проволока сохраняет свою форму при изгибе, а это значит, что проволоке легче придать форму желаемой петли.
- Сплошной провод более прочен и имеет меньшую площадь поверхности, которая подвержена воздействию коррозионных веществ, что означает лучшую защиту от окружающей среды. Кабели
- с одножильным проводом могут поддерживать более длинные участки передачи и более высокие скорости передачи данных, чем их аналоги с многожильным кабелем, из-за скин-эффекта.
- Сплошной провод дешевле, чем многожильный. Более эффективная петля по лучшей цене!
Мы в BD Loops всегда говорим, что петли — это простая технология. Однако есть некоторые сложные детали, которые необходимо учитывать при проектировании контуров, которые относятся к способу протекания тока через контуры.Эти детали, которые необходимо учитывать: вносимые потери и скин-эффект .
Вносимые потери / затухания — это измерение потерь мощности сигнала передачи между двумя точками кабеля. Вносимые потери — это, по сути, способ измерить и понять, как сопротивление в проводнике повлияет на сигнал, проходящий через проводник. В случае петли это будет означать измерение потерь сигнала, которые происходят от одного из подводящих проводов к другому.Затухание измеряется в децибелах (дБ). Если происходит слишком большая потеря (затухание) напряжения, качество сигнала ухудшится до такой степени, что к тому времени, когда сигнал достигнет другого конца кабеля, станет непонятным. Величина вносимых потерь зависит от двух основных факторов: калибра и длины провода. Провода более высокого калибра (более тонкие) имеют больше вносимых потерь, чем провода более низкого калибра (более толстые). В целом многожильные медные провода будут иметь вносимые потери на 20-50% больше, чем одножильные провода.
Еще один момент, который следует учитывать при взвешивании плюсов и минусов одножильного провода по сравнению с многожильным, — это скин-эффект . Скин-эффект описывает интересный способ, которым переменный ток распространяется по проводникам, на более высоких частотах ток проходит только через внешний край круглого проводника. Самый простой способ представить, как выглядит скин-эффект, — это представить себе, что ток проходит только по внешней оболочке проводника — проводник используется как полая трубка, вся медь в центре проводника игнорируется.
Как вы можете видеть на изображении, по мере увеличения частоты используется меньше проводника. На частоте около 100 кГц сигнал проходит только через кожу. Диапазон частот петлевого детектора от 10 кГц до 150 кГц, скин-эффект снижает качество сигнала на этих частотах. В случае многожильного провода скин-эффект будет иметь место не на каждой пряди, а только на внешней стороне многожильного жгута. Скин-эффект — еще один пример, когда сплошной провод светится, сплошной провод менее подвержен высокочастотным проблемам и может поддерживать более длительные пробеги и более высокие скорости передачи данных, чем многожильный провод.
Еще одно преимущество использования сплошной проволоки в петле — простота установки. Сплошная проволока жесткая, легко формируется и хорошо держит форму. При использовании предварительно сформованной петли из сплошной проволоки в бетонной заливке вы можете уложить петлю непосредственно на арматурный стержень, смещая ее от массива арматуры, и залить ее бетоном. Из-за жесткости сплошной проволоки петля не опускается ниже рисунка арматурного стержня, как менее жесткая витая петля. Когда многожильные провода используются для петли в бетонной заливке, производитель часто рекомендует привязать контурный провод к кабелепроводу из жесткого ПВХ толщиной 1-2 дюйма или другим опорным элементам, чтобы петля не протолкнулась ниже арматурного стержня. при заливке бетона.Это не только усложняет установку, но и создает воздушные карманы в бетонной заливке.
Зная преимущества сплошного провода по сравнению с многожильным, в наиболее эффективных контурах индуктивности часть контура должна быть сделана из сплошного провода для повышения производительности, а ввод — из многожильного провода для большей гибкости и простоты прокладки через кабелепровод.
Вот почему BD Loops разрабатывает свои предварительно сформованные петли с использованием как одножильных, так и многожильных проводов с тех пор, как более 14 лет назад они впервые представили свою прямую петлю для захоронения.Возможно, это одна из причин, по которой BD Loops является предпочтительным поставщиком предварительно формованных петель №1 для производства ворот и дверей. Мы считаем, что прибыль никогда не следует рассматривать выше производительности.
Хотите больше узнать о вносимых потерях и скин-эффекте? В Интернете есть множество бесплатных ресурсов, посвященных электрическим характеристикам проводов. Вот некоторые из них, с которых можно начать:
Вносимые потери / затухание:
https: // www.andcable.com/files/UnderstandingStrandedandSolidWiring.pdf
Эффект кожи:
https://www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/audio/skineffect/page1.html
BD Loops — производитель предварительно отформованных индуктивных петель прямого закапывания и пропила для ворот, дверей и парковок. За более чем 15-летний опыт работы качество BD Loops не имеет себе равных. Продукция BD Loops доступна более чем у 400 дистрибьюторов в США.С. и Канада. BD Loops предлагает 46 стандартных размеров предварительно отформованных петель, все стандартные и нестандартные размеры петель готовы к отправке в тот же день. Компания имеет несколько рекомендательных писем, свидетельствующих об их профессионализме и дизайне, и является членом следующих ассоциаций: AFA, IDA, NAFCA, IPI, NPA, CODA и IMSA. Не стесняйтесь обращаться к квалифицированным сотрудникам BD Loop с любыми вопросами о петлях или их приложениях. Пока вы находитесь на веб-сайте BDLoops.com, подпишитесь на нашу бесплатную ежемесячную информационную рассылку по установке. Воспользуйтесь нашим локатором дистрибьюторов , чтобы найти ближайшего к вам дистрибьютора.
Общие сведения о разводке многожильных и одножильных проводов в современных сетях Технический документ, А также кабельная продукция 2020
Обзор различий между многожильным и одножильным проводом, свойства каждого из них и лучшие типы кабелей для использования в различных типичных условиях.Загрузите технический документ Общие сведения о многопроволочной и одножильной проводке в современных сетях (PDF)
Содержание
Категория Типовые кабели
Рисунок 1.Кабельная проводка на основе витой пары стала доминирующей схемой сетевой кабельной разводки, что способствовало значительному расширению использования Ethernet
В конце 1990 года Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) опубликовал новый набор стандартов, вводящих кабельную витую пару с возможностью передачи данных для использования в системах Ethernet со скоростью 10 Мбит / с. Заменив топологию коаксиальных кабелей и шин предыдущих сетевых систем, этот новый стандарт 10Base-T установил звездообразную топологию, построенную вокруг центрального «контроллера трафика данных» (концентратора или коммутатора), к которому каждая рабочая станция в локальной сети (LAN) ) могут быть подключены независимо с помощью одного выделенного кабеля UTP (неэкранированная витая пара).
Звездообразная топология и технология 10Base-T значительно упростили установку и устранение неисправностей в системах Ethernet, а также сделали управление ими намного более эффективным. С тех пор витая пара стала доминирующей схемой сетевой кабельной разводки и внесла свой вклад в огромное расширение использования Ethernet, которое продолжается и по сей день.
Сейчас доступно головокружительное количество типов кабелей с витой парой, соответствующих головокружительному набору стандартов, детализирующих конфигурацию и характеристики производительности, необходимые для поддержки все более высоких скоростей передачи данных и большей пропускной способности входящих технологий.Представленный как обычный телефонный провод в 10Base-T, развитие этой знакомой и хорошо понятной медной среды можно увидеть в списке кабелей категорийного типа («CAT»), представленных для удовлетворения этих новых требований.
Для кабелей CAT-3 и выше каждый тип кабеля, в свою очередь, бывает двух видов — одножильный и многожильный. Хотя оба типа в каждой категории созданы для соответствия одной и той же конфигурации кабеля и техническим характеристикам электрических характеристик, их физические свойства накладывают разные ограничения на длину сегмента кабеля и ограничивают их использование определенными областями в системах Ethernet.В результате два типа кабелей используются по-разному, и их роли очень редко меняются.
Хотите узнать больше? Читать дальше Полное руководство по пониманию патч-кордов Ethernet в современных сетях — Техническая документация и кабельная продукцияК началу
Жилы одножильных кабелей: отдельные, но не многожильные
Рис. 2. Каждый из проводников, спрятанных внутри сплошного кабеля категориального типа, состоит из одного сплошного проводящего провода.
Для кабелей, используемых в сетевых приложениях, эти проводники обычно состоят из неизолированных медных проводов диаметром от 22 до 24 AWG (американский калибр проводов, или приблизительно 0,51–0,64 мм). Кабели UTP категории 5e всегда имеют номинальный диаметр проводника 24 AWG (0,0201 дюйма или 0,511 мм), а в более высокопроизводительных кабелях, таких как UTP категории 6, используются медные провода большего диаметра 23 AWG (0,0226 дюйма или 0,574 мм в диаметре). Помимо того, что они физически прочнее и с ними легче работать, эти провода большего размера обладают превосходными электрическими характеристиками, которые остаются стабильными в более широком диапазоне частот.Эти характеристики делают кабели CAT-6 более подходящими для новых и появляющихся приложений Fast Ethernet.
Как правило, одножильные кабели имеют более низкое сопротивление постоянному току и меньшую подверженность высокочастотным воздействиям только благодаря их большему диаметру. В следующем разделе мы увидим, что эти свойства позволяют одножильным кабелям поддерживать более длинные участки передачи и более высокие скорости передачи данных, чем их аналоги с многожильными кабелями. Но, пожалуй, наиболее отличительной особенностью твердотельных кабелей категориального типа является хрупкость проводящих проводов и, как следствие, общая негибкость.
Из приведенных выше размеров видно, что термин «больший» здесь поистине относительный, и что все эти провода очень хороши по сравнению с длиной кабелей и размером существ, которые с ними обращаются. Из-за своего небольшого размера они не могут выдерживать очень большие изгибы или изгибы, не ломаясь или не подвергаясь неровностям поверхности, которые могут изменить их проводящие свойства. По этой причине эти кабели хорошо упакованы внутри прочного внешнего рукава, который сопротивляется изгибу, что делает их менее гибкими и плохо подходящими для обычного повседневного использования при соединении компонентов рабочей зоны.Их общая жесткость делает их наиболее полезными для использования в качестве горизонтальных или магистральных кабелей в инфраструктуре системы.
К началу
Многожильные кабельные жилы: многожильные со скрученной скруткой
Рис. 3. Многожильные кабели являются наиболее распространенными кабелями категорий, с которыми мы чаще всего работаем напрямую.
Внутри витых пар многожильного кабеля каждый отдельный проводник состоит из пучка жил меньшего сечения.Они расположены так, что несколько проводов (обычно 6 или 18) окружают одиночный провод в центре жгута (на Рисунке 3 показано шесть нитей вокруг одной или семь жил). Внешние проволоки наматываются по спирали вокруг центральной проволоки посредством процесса, называемого скручиванием. Скрученные провода вместе образуют один проводник с общим диаметром, примерно таким же, как у проводника в сплошном кабеле, но с гораздо меньшей площадью проводимости (исходя из меньшего диаметра жил проводящих проводов).
Скрутка проводов защищает их и придает гибкость многожильным кабелям.Для проводника данной длины, чем больше витков каждой жилы вокруг центрального проводника, тем лучше защита и больше общая гибкость кабеля. Эта идея количественно выражается укладкой жил жилы или расстоянием, необходимым для того, чтобы одна жилка проволоки полностью обернулась вокруг жилы, сделав один полный оборот вокруг ее центральной жилы.
Чтобы увидеть, как это работает, сначала рассмотрим «одножильный многожильный провод» — проводник в кабеле прямой свивки, в котором нет скручивания внешних жил (рис. 4).Если этот кабель согнут, каждая жила изгибается почти так, как если бы она была одна внутри кабеля. Внешние жилы могут свободно перемещаться под воздействием механических напряжений, потенциально изменяя конфигурацию проводов кабеля и характеристики передачи каждый раз, когда он изгибается. Продолжение изгиба в противоположных направлениях без равномерного «демпфирования» внешних жил ослабляет центральный токопроводящий провод и сокращает срок службы кабеля.
Но спиральное скручивание проводов вокруг центрального провода заставляет все отдельные элементы многожильного проводника тянуться к его центру, когда кабель изгибается, сохраняя конфигурацию всех элементов постоянной.Их траектория вокруг центрального проводящего провода гарантирует, что напряжения на отдельных проводах усредняются по длине скрутки, и что общие напряжения распределяются по всем жилам, чтобы минимизировать напряжения на центральном проводе. Чем больше витков скручивают жилы проволоки (чем короче их длина свивки), тем больше поддержки обеспечивается каждой из них и центральному проводнику.
Рис. 4. Кабели прямой свивки и спирально-скрученные
Жилы многожильных кабелей категорийного типа, используемых для сетей и сетей Ethernet, обычно изготавливаются из медных проводов без покрытия или с луженым покрытием.Луженые проводники изготавливают путем погружения отдельных жил в ванну с расплавленным оловом перед их сборкой в один провод. Помимо защиты проводящих поверхностей от окисления, оловянное покрытие облегчает пайку тонких проволочных жил на коммутационные панели и настенные розетки, а также предотвращает истирание отдельных жил.
Примечание о размерах проводов
Диаметр медного провода чаще всего указывается в размерах AWG (American Wire Gauge), которые основаны на площади поперечного сечения проводника.В системе AWG размер проводника зависит от его диаметра, если это одиночный сплошной проводник, и от его общего диаметра, если это многожильный провод. Многожильные проводники часто определяются количеством жил и соответствующим размером AWG, т. Е. Многожильный провод 7/38 состоит из 7 проводов (6 вокруг 1) с общим диаметром 38 AWG (0,1524 мм, или 0,018241 дюйма).
Из-за того, что эти провода традиционно изготавливались, большие числа AWG соответствуют меньшим диаметрам проволоки (потому что их приходилось протягивать больше раз).Каким бы безумным ни казалась эта обратная спецификация размера, интересно подумать о продолжении использования такой устаревшей системы для технологий, которые так быстро меняются.
К началу
Сравнение электрических свойств
По мере того, как мы движемся к все более быстрым системам Ethernet, требующим все более высоких частот и скоростей передачи данных, электрическая активность внутри медной среды передачи может стать немного загадочной. К счастью, основные электрические свойства, вызывающие эти загадочные явления, остаются прежними.Для одножильных и многожильных кабелей изменения, наблюдаемые в характеристиках передачи при переходе от одного типа проводника к другому, подпадают под широкую категорию эффектов затухания.
Затухание / вносимые потери
Затухание — это общая потеря мощности (амплитуды) передаваемого сигнала при его перемещении от одного конца кабеля к противоположному. Затухание, также называемое вносимыми потерями, измеряется в децибелах (дБ) — тех же единицах, которые мы используем для измерения амплитуд звуковых волн.При измерении затухания в кабеле более низкие значения в дБ указывают на лучшую производительность и меньшие потери сигнала — среда передачи менее «шумная». Более высокие значения в дБ аналогичны потере напряжения внутри кабеля; если сигнал становится слишком ослабленным, он будет неразборчивым, прежде чем его можно будет уловить на другом конце кабеля. На рисунке 5 показаны затухание / вносимые потери, причем вверху показаны исходная форма и амплитуда сигнала, а внизу показано ослабление передаваемого сигнала из-за затухания.
Рис. 5. Затухание / вносимые потери сигнала, передаваемого по медному проводу
Факторы, влияющие на затухание / вносимые потери
Диаметр проводника
Многожильные проводники демонстрируют более высокое затухание, чем сплошные проводники, из-за их меньшего проводящего диаметра. Размер сечения проводящего провода зависит от его площади поперечного сечения, и эта площадь определяет сопротивление постоянному току для данного проводящего материала, такого как медь. Это сопротивление приводит к тому, что часть энергии передаваемого сигнала рассеивается в виде тепла при движении внутри кабеля, поэтому большая длина кабеля означает большие потери тепла и большее ослабление передаваемого сигнала.По этой причине многожильные кабели нельзя использовать для длинных кабелей, а как одножильные, так и многожильные кабели имеют определенные ограничения по длине.
Высокие частоты
На более высоких частотах проводящие материалы, такие как медь, испытывают постоянное уменьшение своего проводящего сечения, что называется скин-эффектом. По мере увеличения частоты передаваемого сигнала скин-эффект выталкивает электроны наружу к поверхности («коже») проводника. По мере того, как частоты продолжают увеличиваться, глубина скин-слоя продолжает уменьшаться, так что цилиндрический твердый проводящий путь станет полым, а электроны будут течь только по внешней поверхности цилиндра.Таким образом, меньшая и менее определенная окружность многожильных проводов приводит к более высоким затухающим потерям (на 20% выше) в многожильных кабелях, чем в одножильных кабелях.
Проводимость
Если внешние поверхности многожильных проводников покрыты оловом, проблема скин-эффекта усугубляется, поскольку основная масса электронов вынуждена течь вдоль слоя олова, а олово имеет более высокое сопротивление, чем медь. В то же время образование оксидов меди на поверхностях незакрытых проводов также может увеличивать сопротивление на поверхности проводящего провода, что приводит к постепенному ухудшению рабочих характеристик.
К началу
Выбор правильного кабеля
Новые установки и магистральные кабели
Поскольку включение любого типа кабеля в конструкцию здания является дорогостоящим и лучше всего управляется с учетом долгосрочных применений, превосходные электрические характеристики и более длительные пробеги, возможные при использовании одножильных кабелей, делают его более подходящим для стационарного монтажа в зданиях. Его стабильность на более высоких частотах означает, что между переустановками кабеля возможны более длительные периоды времени, и его сравнительная хрупкость не является проблемой, когда он защищен от повреждений самим зданием.Длинные кабельные трассы (до 90 м или 290 футов) можно прокладывать внутри стен, через потолки или через подземные пути, соединяющие соседние здания. Поскольку для таких постоянных кабелей чаще всего используется одножильный кабель, его часто называют сетевым кабелем.
Горизонтальная разводка
Одножильные кабели также используются для «горизонтальных» трасс (трассы на одном этаже), охватывающих расстояния между телекоммуникационными комнатами и рабочими зонами. В дополнение к лучшей работе на больших расстояниях и на более высоких частотах, одиночные, более крупные проводящие провода одножильных кабелей намного легче заделать, чем несколько тонких проводов многожильных проводников.Кроме того, относительная жесткость одножильного кабеля делает его предпочтительным для использования с перфорированными соединителями типа 110 на задней стороне настенных домкратов или с перфорированными блоками типа 66 на фанерных досках. Напротив, мягкость и гибкость многожильных кабелей категорийного типа очень затрудняют работу с перфорированными разъемами или IDC (разъемами смещения изоляции).
Коммутационные кабели
Характер потерь на затухание, описанных выше, означает, что по большей части существует очень небольшая разница между электрическими характеристиками одножильных и многожильных кабелей для очень коротких сегментов (согласно стандарту TIA / EIA 568-B для длин ниже 10 метров).В современных схемах иерархической проводки ограничения длины многожильных кабелей легко соблюдаются (3 м или 9,8 фута), а повышенная гибкость и долговечность многожильных кабелей делают их идеально подходящими для соединения розеток рабочей зоны с компьютерами рабочих станций и другими конечными пользователями. устройств. Напротив, одножильные кабели слишком хрупки для частого сгибания и манипуляций, и слишком сложны в обращении при соединении близко расположенных компонентов.
Проводники внутри многожильного кабеля защищены окружающими их проволочными жилами, так что очень небольшая часть площади проводящей поверхности может быть повреждена, если кабель случайно разрезан или сломан, а проводник не ослаблен из-за многократного сгибания и изгиба.Без этой защиты проводящие поверхности внутри одножильного кабеля более восприимчивы к зазубринам или другим неровностям, которые влияют на характеристики передачи и часто сопровождают их преждевременный выход из строя.
Наконец, более гибкая природа многожильного кабеля упрощает работу с ним и позволяет легко прокладывать его через узкие пространства между соединенным между собой оборудованием или вдоль путей других соединительных кабелей. Он спроектирован таким образом, чтобы его можно было легко переключать между розетками, коммутационными панелями и оборудованием, и при правильном обращении он не будет поврежден изгибом или сломанными проводниками при частом перемещении.Эти дополнительные практические преимущества и более длительный срок службы многожильного кабеля с жилами делают его идеальным для использования при сборке «предварительно соединенных» соединительных кабелей, используемых для подключения розеток рабочей зоны к устройствам конечного пользователя.
К началу
Загрузить технический документ
Оптимизация пространства в стойке серверного шкафа для повышения эффективности и снижения затрат
Интеллектуальная оптимизация может помочь вам увеличить пространство стойки и добиться значительной экономии затрат на оборудование .Прочтите наше пошаговое руководство, в котором показано, как и сколько вы можете сэкономить.
- Сколько места в стойке можно сэкономить
- Как оптимизировать для достижения максимальной эффективности
- Экономия на новых и модернизированных установках
- Общая экономия затрат и места после оптимизации
Глоссарий
- ATTENUATION Затухание, измеряемое в децибелах, является мерой изменения (потерь) мощности сигнала передачи между двумя точками кабеля.Затухание измеряется в децибелах (дБ).
- BANDWIDTH Самая высокая частота, для которой положительная сумма мощности ACR (отношение внимания к перекрестным помехам) остается больше нуля. Самый высокий частотный диапазон, используемый системой связи.
- BASEBAND Сеть основной полосы частот — это сеть, которая обеспечивает единственный канал для связи через физическую среду, например кабель, поэтому только одно устройство может передавать одновременно. Устройствам в сети основной полосы частот разрешается использовать всю доступную полосу пропускания для передачи.Противоположностью «основной полосы частот» является «широкополосная связь». Типичным примером «широкополосной» сети является кабельное телевидение.
- СКОРОСТЬ ДАННЫХ Фактическая пропускная способность кабеля. Схемы кодирования и сжатия могут повысить скорость передачи данных выше фактической полосы пропускания кабеля, посылая данные по кабелю более эффективным способом; это делает скорость передачи данных лучшим показателем возможностей системы передачи.
- DB (DECIBEL) Измерение усиления или потери мощности сигнала в цепи связи.Числа в децибелах — это уменьшение мощности сигнала (выраженное в отрицательных дБ) от одного конца кабеля к другому.
- СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ Зависит от площади поперечного сечения проводника. Сопротивление в проводе ограничивает сигнал и рассеивает энергию в виде (небольшого количества) повышенного тепла. Чем длиннее или тоньше провода, тем больше сопротивление.
- ЧАСТОТА Количество циклов, завершенных за единицу времени, обычно выражается в герцах (Гц) или циклах в секунду.Для кабелей передачи данных часто используется МГц; «M» означает «мега» и означает, что вы можете добавить 6 нулей к данному числу. Таким образом, кабель с частотой 100 МГц должен выполнять 100000000 циклов в секунду.
- ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ Архитектура кабельной разводки, в которой используются последовательные кабельные «слои» для подключения основного кабеля (магистрального кабеля) к промежуточным и горизонтальным кабелям в здании (например, кабели коммутационного шкафа) и для их подключения по очереди к отдельные сетевые рабочие станции и компоненты через патч-корды.
- HUB Повторитель, который может транслировать сообщения на все рабочие станции в сети.
- Мбит / с Мегабит в секунду
- MAC-АДРЕС Адрес «Media Access Control» или физический адрес узла Ethernet.
- БЛОК ПУАНСОНА Блоки штамповки бывают 110 и 66 разновидностей.
- Кабель SCTP «экранированная витая пара». ScTP имеет ту же 4-парную (8-проводную) конфигурацию, что и кабель UTP, но в нем используется один кусок металлической пленки или экранирующей оплетки, окружающий все 4 пары.Это дополнительное экранирование сочетается со скручиванием пар проводов для дополнительной защиты от ухудшения качества сигнала.
- SSTP Полностью экранированная витая пара. SSTP — это 4-парный (8-жильный) кабель с металлическим экраном или оплеткой вокруг каждой пары и другим экраном вокруг всей группы из 8 проводов. Дополнительное экранирование обеспечивает дополнительную защиту от ухудшения сигнала, вызванного внешними источниками помех.
