Ток по сечению кабеля. Расчет токовых нагрузок на кабели и провода: выбор оптимального сечения

Как правильно рассчитать сечение кабеля по току и мощности. Какие факторы влияют на допустимую токовую нагрузку проводов. Почему важно учитывать длину кабеля при выборе сечения. Как минимизировать потери напряжения в электропроводке.

Основные принципы выбора сечения кабеля

При проектировании электрических сетей и установок правильный выбор сечения проводов и кабелей является одним из ключевых этапов. Для корректного подбора кабеля необходимо учитывать следующие основные факторы:

  • Величину максимального тока нагрузки
  • Допустимый нагрев проводников
  • Потери напряжения на участке цепи
  • Механическую прочность кабеля
  • Условия прокладки и эксплуатации

Рассмотрим подробнее, как эти факторы влияют на выбор сечения и какими расчетами следует руководствоваться.

Расчет сечения кабеля по току нагрузки

Основной критерий при выборе сечения — это величина максимального расчетного тока в цепи. Сечение жил должно быть таким, чтобы нагрев проводника не превышал допустимых значений при протекании максимального тока нагрузки.


Для расчета тока используется формула:

I = P / U

где:

  • I — ток, А
  • P — мощность нагрузки, Вт
  • U — напряжение сети, В

Например, для потребителя мощностью 4 кВт при напряжении 220 В расчетный ток составит:

I = 4000 / 220 = 18,2 А

Какое сечение провода потребуется для такого тока? Для медных проводов принято, что 1 мм² сечения способен длительно пропускать ток 8-10 А. Таким образом, минимальное требуемое сечение составит:

S = 18,2 / 10 = 1,82 мм²

С учетом запаса 15-20% выбираем ближайшее стандартное сечение 2,5 мм².

Влияние материала жилы на допустимый ток

Важно учитывать, что допустимая токовая нагрузка зависит от материала токопроводящей жилы. Наиболее распространены медные и алюминиевые проводники.

Какая разница в токовой нагрузке для меди и алюминия? Приведем сравнение для наиболее распространенных сечений:

Сечение, мм² Допустимый ток для меди, А Допустимый ток для алюминия, А
1,5 19 15
2,5 27 20
4 38 28
6 46 36

Как видно, медные провода при одинаковом сечении способны пропускать ток примерно в 1,3 раза больший, чем алюминиевые. Это обусловлено лучшей электропроводностью меди.


Зависимость допустимого тока от способа прокладки

На допустимую токовую нагрузку существенно влияют условия прокладки кабеля. Различают следующие основные способы:

  • Открытая прокладка в воздухе
  • Прокладка в трубах
  • Прокладка в земле
  • Прокладка в кабельных каналах

Для каждого способа прокладки существуют свои поправочные коэффициенты. Например, при прокладке в трубах допустимый ток снижается на 25-30% по сравнению с открытой прокладкой. Это связано с худшими условиями охлаждения кабеля.

Какие еще факторы влияют на токовую нагрузку при различных способах прокладки?

  • Температура окружающей среды
  • Количество проводов в одной трубе или канале
  • Наличие теплоизоляции
  • Глубина прокладки в земле

Все эти факторы необходимо учитывать при выборе сечения, используя соответствующие поправочные коэффициенты.

Расчет потерь напряжения в кабеле

Помимо нагрева, важным критерием выбора сечения является допустимая потеря напряжения. Чем длиннее кабель, тем больше падение напряжения на нем при одинаковом токе.


Как рассчитать потери напряжения в кабеле? Для этого используется формула:

ΔU = (ρ * L * I) / S

где:

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

Для медных проводов ρ = 0,0175 Ом*мм²/м, для алюминиевых ρ = 0,028 Ом*мм²/м.

Допустимая потеря напряжения в электроустановках зданий обычно не должна превышать 4-5% от номинального напряжения. При больших потерях возможны сбои в работе оборудования.

Влияние длины кабеля на выбор сечения

Длина кабельной линии — один из ключевых факторов при расчете сечения. Чем длиннее кабель, тем большее сечение требуется для обеспечения допустимых потерь напряжения.

Как влияет увеличение длины на требуемое сечение? Рассмотрим пример:

Нагрузка мощностью 5 кВт питается кабелем 220 В. Рассчитаем требуемое сечение медного кабеля при разной длине линии для обеспечения потерь не более 2%:

  • При длине 10 м — достаточно сечения 2,5 мм²
  • При длине 50 м — требуется сечение 10 мм²
  • При длине 100 м — необходимо сечение 25 мм²

Как видно, с увеличением длины линии в 10 раз сечение кабеля пришлось увеличить в 10 раз для сохранения допустимых потерь напряжения.


Выбор сечения по экономической плотности тока

При проектировании крупных электроустановок важно учитывать не только технические, но и экономические факторы. Одним из критериев является выбор сечения по экономической плотности тока.

Что такое экономическая плотность тока? Это оптимальное значение плотности тока в проводнике, при котором суммарные затраты на сооружение и эксплуатацию линии минимальны.

Экономическая плотность тока зависит от:

  • Стоимости кабельно-проводниковой продукции
  • Стоимости электроэнергии
  • Числа часов использования максимума нагрузки в год

Для большинства случаев экономическая плотность тока для медных проводов составляет 2-2,5 А/мм², для алюминиевых — 1-1,5 А/мм².

Особенности выбора сечения для трехфазных цепей

При расчете сечения кабелей для трехфазных цепей необходимо учитывать ряд особенностей:

  1. Ток в линейных проводах в √3 раз меньше, чем в однофазной цепи той же мощности.
  2. Потери напряжения в трехфазной цепи рассчитываются по формуле: ΔU = (√3 * ρ * L * I) / S
  3. При несимметричной нагрузке следует проверять нагрузку на нулевой провод.
  4. Для четырехпроводных линий сечение нулевого провода принимается равным сечению фазных проводов.

Какие еще факторы нужно учитывать при выборе сечения для трехфазных цепей? Важно правильно определить расчетную мощность, учесть коэффициент мощности нагрузки, проверить селективность защиты.


Проверка сечения кабеля по термической стойкости

При выборе сечения кабелей, питающих электродвигатели или другие нагрузки с большими пусковыми токами, необходимо выполнять проверку по термической стойкости к токам короткого замыкания.

Как проводится такая проверка? Рассчитывается минимальное сечение кабеля, при котором температура жил при коротком замыкании не превысит допустимых значений:

S = (I_кз * √t) / C

где:

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

Если расчетное сечение по термической стойкости превышает сечение, выбранное по длительному току, необходимо принять большее значение.


Выбор сечения кабеля. Расчет сечения проводов и кабелей по току, мощности.

Поиск по меткам:

При проектировании схемы любой электрической установки выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать кабель нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.

Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум  — только 4 ампера, а медный провода  10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%.

Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.

В таблице приведены данные мощности, тока и

сечения кабелей и проводов, для расчетов и выбора защитных средств, кабельных материалов и электрооборудования.
В расчете применялись данные таблиц ПУЭ, формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки.

Медный кабель и провод.

Сечение токопро водящей жилы, мм2
Медные жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 В
Напряжение, 380 В
ток, А
мощность, кВт
ток, А
мощность, кВт
1,5
19
4,1
16
10,5
2,5
27
5,9
25
16,5
4
38
8,3
30
19,8
6
46
10,1
40
26,4
10
70
15,4
50
33,0
16
85
18,7
75
49,5
25
115
25,3
90
59,4
35
135
29,7
115
75,9
50
175
38,5
145
95,7
70
215
47,3
180
118,8
95
260
57,2
220
145,2
120
300
66,0
260
171,6

Алюминиевые жилы, проводов и кабелей

Сечение токопро водящей жилы, мм2
Алюминивые жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 В
Напряжение, 380 В
ток, А
мощность, кВт
ток, А
мощность, кВт
2,5
20
4,4
19
12,5
4
28
6,1
23
15,1
6
36
7,9
30
19,8
10
50
11,0
39
25,7
16
60
13,2
55
36,3
25
85
18,7
70
46,2
35
100
22,0
85
56,1
50
135
29,7
110
72,6
70
165
36,3
140
92,4
95
200
44,0
170
112,2
120
230
50,6
200
132,0

Расчет необходимого сечения кабеля.

Число жил,
сечение мм.
Кабеля (провода)
Наружный диаметр мм. Диаметр трубы мм. Допустимый длительный
ток (А) для проводов и кабелей при прокладке:
Допустимый длительный ток
для медных шин прямоугольного
сечения (А) ПУЭ
ВВГ ВВГнг КВВГ КВВГЭ NYM ПВ1 ПВ3 ПВХ (ПНД) Мет.тр. Ду в воздухе в земле Сечение, шины мм Кол-во шин на фазу
1 1х0,75 2,7 16 20 15 15 1 2 3
2 1х1 2,8 16 20 17 17 15х3 210
3 1х1,5 5,4 5,4 3 3,2 16 20 23 33 20х3 275
4 1х2,5 5,4 5,7 3,5 3,6 16 20 30 44 25х3 340
5 1х4 6 6 4 4 16 20 41 55 30х4 475
6 1х6 6,5 6,5 5 5,5 16 20 50 70 40х4 625
7 1х10 7,8 7,8 5,5 6,2 20 20 80 105 40х5 700
8 1х16 9,9 9,9 7 8,2 20 20 100 135 50х5 860
9 1х25 11,5 11,5 9 10,5 32 32 140 175 50х6 955
10 1х35 12,6 12,6 10 11 32 32 170 210 60х6 1125 1740 2240
11 1х50 14,4 14,4 12,5 13,2 32 32 215 265 80х6 1480 2110 2720
12 1х70 16,4 16,4 14 14,8 40 40 270 320 100х6 1810 2470 3170
13 1х95 18,8 18,7 16 17 40 40 325 385 60х8 1320 2160 2790
14 1х120 20,4 20,4 50 50 385 445 80х8 1690 2620 3370
15 1х150 21,1 21,1 50 50 440 505 100х8 2080 3060 3930
16 1х185 24,7 24,7 50 50 510 570 120х8 2400 3400 4340
17 1х240 27,4 27,4 63 65 605 60х10 1475 2560 3300
18 3х1,5 9,6 9,2 9 20 20 19 27 80х10 1900 3100 3990
19 3х2,5 10,5 10,2 10,2 20 20 25 38 100х10 2310 3610 4650
20 3х4 11,2 11,2 11,9 25 25 35 49 120х10 2650 4100 5200
21 3х6 11,8 11,8 13 25 25 42 60 Допустимый длительный ток для
медных шин прямоугольного сечения
(А) Schneider Electric IP30
22 3х10 14,6 14,6 25 25 55 90
23 3х16 16,5 16,5 32 32 75 115
24 3х25 20,5 20,5 32 32 95 150
25 3х35 22,4 22,4 40 40 120 180 Сечение, шины мм Кол-во шин на фазу
26 4х1 8 9,5 16 20 14 14 1 2 3
27 4х1,5 9,8 9,8 9,2 10,1 20 20 19 27 50х5 650 1150
28 4х2,5 11,5 11,5 11,1 11,1 20 20 25 38 63х5 750 1350 1750
29 4х50 30 31,3 63 65 145 225 80х5 1000 1650 2150
30 4х70 31,6 36,4 80 80 180 275 100х5 1200 1900 2550
31 4х95 35,2 41,5 80 80 220 330 125х5 1350 2150 3200
32 4х120 38,8 45,6 100 100 260 385 Допустимый длительный ток для
медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31
33 4х150 42,2 51,1 100 100 305 435
34 4х185 46,4 54,7 100 100 350 500
35 5х1 9,5 10,3 16 20 14 14
36 5х1,5 10 10 10 10,9 10,3 20 20 19 27 Сечение, шины мм Кол-во шин на фазу
37 5х2,5 11 11 11,1 11,5 12 20 20 25 38 1 2 3
38 5х4 12,8 12,8 14,9 25 25 35 49 50х5 600 1000
39 5х6 14,2 14,2 16,3 32 32 42 60 63х5 700 1150 1600
40 5х10 17,5 17,5 19,6 40 40 55 90 80х5 900 1450 1900
41 5х16 22 22 24,4 50 50 75 115 100х5 1050 1600 2200
42 5х25 26,8 26,8 29,4 63 65 95 150 125х5 1200 1950 2800
43 5х35 28,5 29,8 63 65 120 180
44 5х50 32,6 35 80 80 145 225
45 5х95 42,8 100 100 220 330
46 5х120 47,7 100 100 260 385
47 5х150 55,8 100 100 305 435
48 5х185 61,9 100 100 350 500
49 7х1 10 11 16 20 14 14
50 7х1,5 11,3 11,8 20 20 19 27
51 7х2,5 11,9 12,4 20 20 25 38
52 10х1 12,9 13,6 25 25 14 14
53 10х1,5 14,1 14,5 32 32 19 27
54 10х2,5 15,6 17,1 32 32 25 38
55 14х1 14,1 14,6 32 32 14 14
56 14х1,5 15,2 15,7 32 32 19 27
57 14х2,5 16,9 18,7 40 40 25 38
58 19х1 15,2 16,9 40 40 14 14
59 19х1,5 16,9 18,5 40 40 19 27
60 19х2,5 19,2 20,5 50 50 25 38
61 27х1 18 19,9 50 50 14 14
62 27х1,5 19,3 21,5 50 50 19 27
63 27х2,5 21,7 24,3 50 50 25 38
64 37х1 19,7 21,9 50 50 14 14
65 37х1,5 21,5 24,1 50 50 19 27
66 37х2,5 24,7 28,5 63 65 25 38

Метки: кабель

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Администрация2022-01-31T22:45:43+03:00

Статьи потери напряжения 0 Комментариев

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

U = I·R,

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

  • удельного сопротивления материала – ρ;
  • длины отрезка проводника – l;
  • площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

R = ρ·l/S,

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

заказать консультацию

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Телефон

Сообщение

Прикрепить файл

Даю согласие на обработку данных


Таблица размеров кабелей и номинальных токов

  • Информация о товаре
  • Техническая информация

Не можете найти то, что вам нужно? Спросите нашу дружную команду по продажам, которая будет более чем рада помочь.

Свяжитесь с нами

16

16

.0026

Поперечное сечение (мм 2)

Approximate Overall Diameter (mm)

Current Rating

Single Phase (Amps)

Three Phase (Amps)

1.5

2.9

17.5

15.5

2.5

3.53

24

21

4. 0

4.4

32

28

6.0

4.68

41

36

10

5,98

57

50

918 16

918 16

918 16

918 16

918 16

918 16

6.95

76

68

25

8.7

101

89

35

10. 08

125

110

50

11.8

151

134

70

13.5

192

171

95

15.7

232

207

120

17,4

296

239

150

19.3

19.3

19.3

. 0018 300

262

185

21.5

341

296

240

24.6

400

346

300

27.9

458

394

400

30.8

546

467

500

33.8

626

533

630

37. 6

720

611

* Данная таблица предназначена только для справки. Чтобы узнать истинные значения, обратитесь к спецификациям поставщиков кабелей.

Планируете крупный проект или хотите стать постоянным клиентом?
Сообщите нам продукт или продукты, которые вам нужны, а также количество, и мы свяжемся с вами по лучшей цене.

Имя

Электронная почта

Требуемые продукты

Телефон

Предпочтительный способ связи Телефон Эл. адрес

Сообщение

Допустимая токовая нагрузка медных проводников

Допустимая токовая нагрузка определяется как сила тока, которую проводник может выдержать до расплавления проводника или изоляции. Нагрев, вызванный электрическим током, протекающим по проводнику, определяет величину тока, который будет выдерживать провод. Теоретически количество тока, которое может быть пропущено через один неизолированный медный проводник, может быть увеличено до тех пор, пока выделяемое тепло не достигнет температуры плавления меди. Есть много факторов, которые будут ограничивать величину тока, который может быть пропущен через провод.

Основными определяющими факторами являются:

Размер проводника:

Чем больше площадь круглого мила, тем больше допустимая нагрузка по току.

Количество выделяемого тепла никогда не должно превышать максимально допустимую температуру изоляции.

Температура окружающей среды:

Чем выше температура окружающей среды, тем меньше тепла требуется для достижения максимальной температуры изоляции.

Номер проводника:

Рассеивание тепла уменьшается по мере увеличения количества индивидуально изолированных проводников, связанных вместе.

Условия установки:

Ограничение рассеивания тепла за счет установки проводников в кабелепроводах, воздуховодах, лотках или желобах снижает допустимую нагрузку по току. Это ограничение можно также несколько уменьшить, используя надлежащие методы вентиляции, принудительное воздушное охлаждение и т. д. оценки могут стать критическими.

В таблице показан ток, необходимый для повышения температуры одиночного изолированного проводника на открытом воздухе (окружающая среда 30°C) до пределов для различных типов изоляции. В следующей таблице приведен коэффициент снижения номинальных характеристик, который следует использовать, когда проводники соединены в жгуты. Эти таблицы следует использовать только в качестве руководства при попытке установить номинальные токи на проводнике и кабеле.

Коэффициенты снижения номинальных характеристик для пучков проводов
Комплект № Коэффициент снижения номинальных характеристик (X ампер)
2-5 0,8
6-15 0,7
16-30 0,5

 

Ампер

Изоляционные материалы: Полиэтилен
Неопрен
Полиуретан
Поливинилхлорид
(полужесткий)
Полипропилен
Полиэтилен
(высокой плотности)
Поливинилхлорид
ПВХ (облученный)
Нейлон
Kynar (135°C)
Полиэтилен
(сшитый)
Термопласт
Эластомеры
Каптон
ПТФЭ
ФЭП
ПФА
Силикон
Медь Темп. 80°С 90°С 105°С 125°С 200°С
30 AWG 2 3 3 3 4
28AWG 3 Insulation Materials: Polypropylene, Polyethylene (High Density)»> 4 4 5 6
26 AWG 4 5 5 6 Insulation Materials: Kapton, PTFE, FEP, PFA, Silicone»> 7
24 AWG 6 7 7 8 10
22AWG 8 9 Insulation Materials: Polyvinylchloride, PVC (Irradiated), Nylon»> 10 11 13
20 AWG 10 12 13 14 17
18 AWG Insulation Materials: Polyethylene, Neoprene, Polyurethane, Polyvinylchloride (Semi-Rigid)»> 15 17 18 20 24
16 AWG 19 22 24 26 Insulation Materials: Kapton, PTFE, FEP, PFA, Silicone»> 32
14 AWG 27 30 33 40 45
12 AWG 36 40 Insulation Materials: Polyvinylchloride, PVC (Irradiated), Nylon»> 45 50 55
10 AWG 47 55 58 70 75
8 AWG Insulation Materials: Polyethylene, Neoprene, Polyurethane, Polyvinylchloride (Semi-Rigid)»> 65 70 75 90 100
6 AWG 95 100 105 125

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© M-Gen
.