Как определить сечение провода или жил кабеля?

При ремонте и проектировании электрооборудования появляется необходимость правильно выбирать провода. Можно воспользоваться специальным калькулятором или справочником. Но для этого необходимо знать параметры нагрузки и особенности прокладки кабеля.

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 248
Источник: https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki

Проводим расчет сечения провода по диаметру

В последнее десятилетие особенно заметно снизилось качество выпускаемой кабельной продукции. Больше всего страдает сопротивление — сечения провода. На форуме я часто замечал, что народ недоволен подобными изменениями. И продолжаться это будет до тех пор, пока на это наглое воровство изготовителя не начнут реагировать.

Со мной произошел аналогичный случай. Мною было куплено метра два провода маркировки ВВГнг 3х2,5 кв. миллиметра. Первое что мне бросилось в глаза, это очень тонкий диаметр.

Я подумал, что, скорее всего, мне подсунули провод меньшего сечения. Еще больше удивился, когда увидел надпись на изоляции ВВГнг 3х2.5 кв.мм.

Опытному электрику, ежедневно сталкивающемуся с проводами, легко определить «на глаз» сечение кабеля или провода. Но порой даже профессионал делает это с трудом, не говоря уже о новичках. Сделать расчет сечения провода по диаметру – это важная задача, которую нужно решить прямо в магазине. Поверьте, эта минимальная проверка обойдется вам дешевле и проще, чем восстановление ущерба от возгорания, которое может возникнуть из-за короткого замыкания.

Вы наверное спросите зачем необходимо проводить расчет сечения кабеля по диаметру? Ведь в магазине любой продавец подскажет, какой провод вы должны купить под вашу нагрузку, тем более на проводах есть надписи, на которых указано количество жил и сечение. Что тут сложного рассчитал нагрузку, купил провод, сделал электромонтаж. Однако не все так просто.

Порой на бухте провода или кабеля и вовсе нет бирки, на которой указаны технические характеристики. Скорее всего, эта та ситуация, о которой я рассказывал выше, − несоответствие проводниковой и кабельной продукции требованиям современных ГОСТов.

Чтобы никогда не становиться жертвой обмана, настоятельно рекомендую вам научиться определять сечение провода по диаметру самостоятельно.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1876
Источник: https://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/sechenie-kabelya-po-diametru.html

Почему возникает несоответствие?

Несмотря на то, что в условиях современной конкуренции производители всеми силами стремятся не упустить своих клиентов, некоторые из них берутся за надувательство. Для этого они экономят металл за счет уменьшения диаметра. Достаточно убрать всего лишь пару квадратных миллиметров, и на сотнях километров кабеля это  окупиться значительным снижением себестоимости.

А потом и покупателю цену снизят, и сами останутся довольными. Но вот потребитель, в конечном итоге, подводит себя под угрозу из-за того, что сопротивление проводника гораздо ниже заявленного.

И в месте прокладки такого провода возникает вероятность возгорания.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 659
Источник: https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-sechenie-provoda-ili-zhil-kabelya.html

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Если же выбирается кабель для подключения одного прибора, то достаточно информации только о его энергопотреблении. Можно подобрать сечения провода по мощности в таблицах ПУЭ.

Таблица1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами

Таблица2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами

Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной – 220 В.

В ПУЭ дана информация и для алюминиевых, и для медных проводов. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Достоинства медных проводов:

• высокая прочность;
• упругость;
• стойкость к окислению;
• электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников – высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода. Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению. Поэтому для их соединения используют третий металл.

Можно самостоятельно произвести расчет сечения провода по мощности для трехфазной цепи. Для этого надо воспользоваться формулой: I=P/(U*1.73), где P – мощность, Вт; U – напряжение, В; I – ток, А. Затем из справочной таблицы выбирается сечение кабеля в зависимости от рассчитанного тока. Если же там не будет необходимого значение, тогда выбирается ближайшее, которое превышает расчетное.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1965
Источник: https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki

Заниженное сечение провода — в чем опасность?

Итак, рассмотрим опасности, которые поджидают нас при использовании в быту проводов низкого качества. Понятно, что токовые характеристики токоведущих жил снижаются прямо пропорционально уменьшению их сечения. Нагрузочная способность провода из-за заниженного сечения падает. Согласно стандартам рассчитан ток, который может пропустить через себя провод. Он не разрушится, если по нему пройдет меньший ток.

Сопротивление между жилами уменьшается, если слой изоляции более тонкий, чем требуется. Тогда в аварийной ситуации при повышении питающего напряжения в изоляции может возникнуть пробой.

Если наряду с этим сама жила имеет заниженное сечение, то есть не может пропустить тот ток, который по стандартам она должна пропускать, тонкая изоляция начинает постепенно расплавляться. Все эти факторы неизбежно приведут к короткому замыканию, а потом и к пожару. Пожар возникает от искр, появляющихся в момент короткого замыкания.

Приведу пример: трехжильный медный провод (например, сечением 2,5 кв. мм.) согласно нормативной документации может длительно пропускать через себя 27А, обычно, считают 25А.

Но попадающиеся мне в руки провода, выпущенные согласно ТУ, на самом деле имеют сечение от 1,8 кв. мм. до 2 кв. мм. (это при заявленном 2.5 кв.мм.). Исходя из нормативной документации провод сечением 2 кв. мм. может длительно пропускать ток 19А.

Поэтому случись такая ситуация, что по выбранному вами проводу, который якобы имеет сечение 2,5 кв. мм., потечет рассчитанный на такое сечение ток, провод перегреется. А при длительном воздействии произойдет оплавление изоляции, затем и короткое замыкание. Контактные соединения (например, в розетке) очень быстро разрушаться, если такие перегрузки будут происходить регулярно. Поэтому сама розетка, а также вилки бытовых приборов также могут подвергнуться оплавлению.

А теперь представьте последствия всего этого! Особенно обидно, когда сделан красивый ремонт, установлена новая техника, например, кондиционер, электрический духовой шкаф, варочная панель, стиральная машинка, электрический чайник, микроволновка. И вот вы поставили печься булочки в духовку, запустили стиральную машину, включили чайник, да еще и кондиционер, так как стало жарко. Этих включенных приборов достаточно, чтобы пошел дым из распределительных коробок и розеток.

Потом вы услышите хлопок, который сопровождается вспышкой. А после этого пропадет электричество. Все еще хорошо закончится, если у вас имеются защитные автоматы. А если они низкого качества? Тогда хлопком и вспышкой вы не отделаетесь. Начнется пожар, который сопровождается искрами от проводки, горящей в стене.

Проводка будет гореть в любом случае, даже если она замурована наглухо под плиткой.

Описанная мной картина дает ясно понять, насколько ответственно нужно выбирать провода. Ведь вы будете использовать их в своем жилище. Вот что значит, следовать не ГОСТам, а ТУ.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 2915
Источник: https://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/sechenie-kabelya-po-diametru.html

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ.

Таблица3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Кроме электрического тока, понадобится выбрать материал проводника и напряжение.

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10. Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6. Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1131
Источник: https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki

Советы от электрика

Если вы подбираете провод или кабель ВВГНГ для того, чтобы запитать электрическую сеть, обратите внимание на следующие моменты:

• Посмотрите на цвет медного и алюминиевого провода, так как изготовитель мог сэкономить и использовать сплав, что значительно увеличивает электрическое сопротивление и не позволяет использовать допустимые нагрузки по сечению.
• Насколько бы тонкой изоляцией не обладал гибкий кабель, для расчета сечения вам все равно необходимо измерять только жилу. Так как лишние миллиметры позволят использовать провод меньшим сечением для запитки чрезмерной нагрузки, а это чревато повреждениями.
• Если на каком-то этапе вы засомневались в достаточности сечения или поняли, что применять приборы меньшей мощности не получится, лучше смонтировать проводку более толстым проводом.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 811
Источник: https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-sechenie-provoda-ili-zhil-kabelya.html

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшится и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь. Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к. будут подключаться защитные автоматы.

При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:

1. Длина провода, единица измерения – м. При её увеличении растут потери.
2. Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При ее увеличении падение напряжения уменьшается.
3. Удельное сопротивление материала (справочное значение). Показывает сопротивление провода, размеры которого 1 квадратный миллиметр на 1 метр.

Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:

1. В зависимости от мощности P, напряжения U и коэффициента cosф находим ток по формуле: I=P/(U*cosф). Для электросетей, которые используются в быту, cosф = 1. В промышленности cosф рассчитывают как отношение активной мощности к полной. Последняя состоит из активной и реактивной мощностей.
2. С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
3. Рассчитываем сопротивление проводника по формуле: Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Необходимо учесть ток факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление: R = Rо*2.
4. Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
5. Определяем падение напряжения в процентах: ΔU/U. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из справочника ближайшее большее поперечное сечение проводника.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 2060
Источник: https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki

Как определить соответствие параметров?

Как правило, избежать подобных казусов во время покупки позволяет предельная внимательность с вашей стороны:

• На нормальном проводе обязательно присутствует его маркировка, которая предоставляет покупателю всю информацию о модели, особенностях эксплуатации, параметрах. В случае столкновения с сомнительной продукцией, можно обнаружить, что данные об изделии представлены не в полном объеме или вовсе отсутствуют.
• Если проводник действительно хорош, на него обязательно должны предоставить сертификаты качества. Техническая документация свидетельствует о том, что такой он не только изготовлен в соответствии с  НД, но и прошел соответствующие испытания.
• Хороший провод не может стоить копейки – так как цена материалов достаточно высока, дешевизна должна заставить задуматься о том, не кроется ли в этом какой-то подвох. При желании вы можете прийти в магазин с микрометром или штангенциркулем и выполнить проверку, чтобы развеять сомнения.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 981
Источник: https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-sechenie-provoda-ili-zhil-kabelya.html

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

• закрытая;
• открытая.

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят. В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку. Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 827
Источник: https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki

4. Расчет сечения жилы провода в зависимости от длины и нагрузки в линии

В любой линии связи возникают потери. Линия – жила медного провода имеет определенное сопротивление, зависящее от длины, и, следовательно, по закону Кирхгофа на ней должно упасть напряжение и выделиться определенная мощность. В трансляционных системах в качестве нагрузки используются трансформаторные громкоговорители. Импеданс трансформаторного громкоговорителя Z – сопротивление первичной обмотки трансформатора на частоте 1кГц. Сопротивление нагрузки, линии является частотно зависимой (комплексной) величиной, поэтому в этом случае выполняют элементарный оценочный расчет, для среднегеометрической частоты всего частотного диапазона (большинство производителей импеданс трансформаторного громкоговорителя указывают для частоты 1кГц, что соответствует середине нормативного частотного диапазона 0,2 – 5кГц).

Задачу определения сечения жилы провода будем решать в 2 этапа, используя известное представление линии и нагрузки, в виде резистивного делителя (см. рис.2).

Рис. 2 — Эквивалентная схема подключения нагрузки в конце линии

Первый этап, на котором вся нагрузка сосредоточена в конце линии, позволит упростить решение задачи и перейти ко 2 этапу, на котором будут доопределены коэффициенты, позволяющие рассчитывать сечение жилы провода в распределенной линии с произвольно задаваемыми потерями.

Входные данные для расчета:

Рн – мощность нагрузки в линии, Вт;

Uвх – напряжение на входе линии, В;

L – общая протяженности линии, м.

Для определения сечения жилы провода S, воспользуемся эмпирическими соображениями. Из электроакустики известно, что для сохранения качества передаваемого звукового сигнала, величина потерь по напряжению в линии не должна превышать 10% (данная величина соответствует потерям по мощности примерно 20%, что принято считать нормой), что для резистивного делителя (см. рис. 2), можно записать как: Rл ~ 0,1 Rн, где Rн – сопротивление нагрузки, Ом.

Подставим данное соотношение в формулу (3):

В трансляционных линиях нагрузкой являются трансформаторные громкоговорители. В этом случае в качестве сопротивления нагрузки Rн можно принять значение импеданса громкоговорителя на определенной частоте. Импеданс трансформаторного громкоговорителя Zгр представляет собой частотно-зависимое (комплексное) сопротивление первичной обмотки звукового трансформатора. Большинство производителей трансформаторных громкоговорителей указывают значение импеданса для максимальной мощности на частоте 1кГц.

Импеданс трансформаторного громкоговорителя Zгр можно получить из 2-х известных формул:

1. Закона Ома для участка цепи : J = U / R,
2. Мощности нагрузки: P = JU.

При использовании в качестве нагрузки нескольких параллельно подключенных трансформаторных громкоговорителей суммарный импеданс Z рассчитывается по формуле:

Формула (7), определяющая проводимость всей цепи, неудобна для расчета суммарного нагрузочного импеданса, особенно, для трансляционной линии с большим количеством громкоговорителей разной мощности. Для расчета суммарного импеданса Z нескольких трансформаторных громкоговорителей удобно использовать формулу (6), в которой Pгр необходимо заменить суммарной мощностью всех трансформаторных громкоговорителей Pн, состоящей из суммы мощностей отдельных громкоговорителей Pi:

Используя в качестве сопротивления нагрузки Rн суммарный импеданс трансформаторных громкоговорителей Z (7) и подставляя (6) в (5), получаем полезную формулу, определяющую сечение жилы провода S в зависимости от мощности нагрузки Рн, напряжения на входе Uвх и длины линии L:

Формула (9) справедлива при потерях в линии, не превышающих 10% и условии, что вся нагрузка сосредоточена в конце линии (формула 8 очень эффективна для протяженных линии (L более 150м). На коротких линиях (L менее 150м) не следует забывать о соотношении сечения и нормы тока (формула 2).

Блок: 6/11 | Кол-во символов: 3961
Источник: http://www.escortpro.ru/page/article/article92.htm

7. Расчет сечения жилы провода с учетом потерь в линии

Вернемся к расчету сечения жилы провода. Рассчитаем сечение жилы провода распределенной линии с учетом потерь по напряжению. Вспомним, что формула (9) построена на допущении, что потери по напряжению в линии не должны превышать 10%, что позволило использовать соотношение: Rл / Rн = 0,1. При величине потерь отличной от 10% данное соотношение изменится. Построим коэффициент, позволяющий учесть любые ожидаемые потери в линии, как Кп = Rн / Rл.

Данный коэффициент удобно связать с потерями по напряжению и интерпретировать как ожидаемые потери. Используя формулу (15) получим:

Проверим справедливость данной формулы: При Пн «стремится к» 100%, Kп «стремится к» 0, Rн «стремится к» 0 – все напряжение остается на линии. При Пн «стремится к» 50%, Kп «стремится к» 1, Rл=Rн – напряжение на линии и нагрузке одинаково. При Пн «стремится к» 10%, Kп «стремится к» 9, Rл=0,11 Rн – напряжение на линии примерно в 10 раз меньше чем на нагрузке. При Пн «стремится к» 0%, Kп «стремится к» ∞, Rл стремится к 0 – напряжение на линии стремится к 0.

Дополним данным коэффициентом формулу (14):

Пример расчета

Рассчитаем звуковое давление громкоговорителя, с учетом потерь на проводах.

Звуковое давление громкоговорителя: Pдб=SPL+10 lg (Pгр), где: SPL – чувствительность громкоговорителя, дБ, Pгр – мощность громкоговорителя, Вт.

В данную формулу удобно ввести потери по мощности (формула 18) и интерпретировать данную ф-лу как: Уровень звукового давления, рассчитанный с учетом потерь по мощности: Pдб=SPL 10 lg (Pгр (100-Пм)/100), где Пм – потери по мощности, %.

Блок: 9/11 | Кол-во символов: 1649
Источник: http://www.escortpro.ru/page/article/article92.htm

9. Пример расчета

Рассчитаем необходимое сечение жилы провода для различных длин и нагрузок в линии, для чего воспользуемся возможностями программы Microsoft Exсel, рис. 5.

Рис. 5 — Расчет сечения токопроводящей жилы провода распределенной линии

Пример расчета можно скачать с нашего сайта.

На основе описанного алгоритма разработан ON-LINE калькулятор расчета сечения токопроводящей жилы РїСЂРѕРІРѕРґР° распределенной линии оповещения.

Блок: 11/11 | Кол-во символов: 625
Источник: http://www.escortpro.ru/page/article/article92.htm

Кол-во блоков: 20 | Общее кол-во символов: 32216
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

1. https://odinelectric.ru/wiring/kak-rasschitat-neobhodimoe-sechenie-provoda-po-moshhnosti-nagruzki: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 6231 (19%)
2. http://www.escortpro.ru/page/article/article92.htm: использовано 5 блоков из 11, кол-во символов 9556 (30%)
3. http://jelektro.ru/jelektroprovodka/raschet-sechenija-tokovedushhej-zhily-kabel.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2173 (7%)
4. https://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/sechenie-kabelya-po-diametru.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 4791 (15%)
5. https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-sechenie-provoda-ili-zhil-kabelya.html: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 9465 (29%)

Источник: m-strana.ru

Как рассчитать мощность кабеля и сечение провода под проводку

Каждый кабель или провод рассчитан на определенную токовую нагрузку, которую он в состоянии выдерживать неограниченно длительный срок, сохраняя электротехнические свойства металла и изоляции. Чем больше заряженных частиц проходит через сечение кабеля, чем выше его сопротивление и больше нагрузка, тем сильнее он будет разогреваться. Зная, как рассчитать мощность кабеля, можно самостоятельно спроектировать или модернизировать электрическую сеть квартиры, коттеджа, дачи, гаража и мастерской так, чтобы при минимальных финансовых вложениях обеспечить эффективность, безопасность и комфортность ее использования.

Провода и кабели

Прежде чем ответить на вопрос, как выбрать сечение провода, надо определиться, что такое провод, чем он отличается от кабеля, в каких случаях необходим провод, а в каких – кабель, какой именно провод нужен? Провод – это одна или несколько изолированных жил-проводников или группа жил, сплетенных между собой и объединенных тонким слоем изоляции. Кабель – это несколько изолированных проводов, заключенных в общую оболочку. К щитку на лестничной клетке подводят силовой кабель. Между щитком и розетками прокладывают провода.

Свойства материала, из которого сделаны токопроводящие жилы провода или кабеля, определяют, сколько энергии сможет передавать проводник:

• В современных квартирах и домах для прокладки электропроводки обычно используют медные провода, удельное сопротивление которых почти в 2 раза ниже алюминиевых. Они пластичны, прочны, легко паяются, свариваются и меньше перегреваются.
• Алюминиевые провода дешевые и легкие, но плохо держат затяжку, быстро окисляются и обладают меньшей, чем у медных электропроводностью.
• Провода с алюминиевыми, покрытыми медью жилами, дешевы, легки, имеют средние по сравнению с медью и алюминием сопротивление и электропроводность.

Чем ниже пропускная мощность кабеля (или провода), тем больше должно быть его сечение.

Что такое сечение провода?

Сечение провода или кабеля – это площадь среза проводника (без учета толщины слоя изоляции), по которому проходит ток. Каждая единица площади может пропустить определенное количество заряженных частиц. Чем толще провод и, соответственно, больше его сечение, тем легче заряженным частицам перемещаться по нему, тем меньше сопротивление, которое они встречают, тем меньше греется провод или кабель, частью которого он является. В зависимости от формы среза жилы значение площади можно вычислить по формулам площади круга, прямоугольника или треугольника, предварительно измерив его диаметр, например, штангенциркулем.

Если вы хотите определить оптимальное сечение провода, токопроводящая жила которого состоит из множества сплетенных между собой проволочек, вычислите сечение одной из таких проволочек и умножьте полученное значение на их количество в жиле. Площади срезов фазных проводов в трехфазном кабеле не суммируются. Количество жил в таком кабеле при расчетах определяется количеством фаз без учета нуля.

Для чего нужен расчет сечения кабеля?

Расчет сечения провода или кабеля позволяет определить максимальную мощность нагрузки электрической сети, организовать бесперебойное безопасное электроснабжение квартиры или дома с учетом потребностей жильцов, обеспечить комфортное применение бытовых приборов. Зная, какую нагрузку даст запитанное от электросети оборудование, несложно вычислить оптимальное сечение проводки, воспользовавшись несколькими из предложенных ниже формул.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение?

Перегрев проводки не только приведет к изменению вольтамперных характеристик сети, что скажется на работе электрооборудования, но и может оплавить ее изоляцию, спровоцировав КЗ, в результате которого, если пакетник сработает с задержкой, выйдут из строя включенные в сеть приборы, например, заряжающийся от сети ноутбук. Да и сама по себе замена сгоревшей проводки – не самое простое и дешевое мероприятие. Чтобы найти нефункционирующий отрезок цепи под штукатуркой и обоями, придется штробить стену.

Можно, конечно, выбрать в магазине провода с внушительным диаметром, поставить соответствующие оборудованию по мощности пакетники, застраховав себя от необходимости менять проводку из-за того, например, что вы чаще начали пользоваться дрелью или купили микроволновку помощнее. Перегреваться от включения в сеть дополнительных потребителей провода однозначно не будут, с коротким замыканием пакетник справится – сработает электромагнитный расцепитель. Но обойдется такая проводка существенно дороже.

Что влияет на нагрев проводов? Плотность тока

Проводка может перегреваться из-за низкого качества проводов и их соединений, из-за высокой нагрузки на линию в результате короткого замыкания. Усугубляют ситуацию такие факторы, как высокая температура окружающего воздуха, прокладка нескольких проводов в один кабель-канал, расположенные слишком близко греющиеся предметы, нарушение теплообмена электросети с окружающим пространством. Чтобы не допустить ошибок в монтаже и не спровоцировать перегрев проводки, нужно учитывать плотность тока. Плотность тока – это количество зарядов, протекающих в единицу времени через единицу площади.

При открытом расположении проводки оптимальная плотность тока для алюминия составляет 3,5 А/мм², при закрытом – 3 А/мм². Для меди эти цифры будут, соответственно, 5 А/мм² и 4 А/мм². Если вы планируете обустроить проводку в помещении с повышенной температурой, сечение кабеля нужно пересчитать, применив к нему коэффициент 0,9 на каждые 10 °C превышения температуры сверх 20 °C. Это значит, что в случае обустройства проводки в помещении с температурой воздуха, например, 40 °C, коэффициент, который вы должны будете применить, составит 0,9 × 0,9 = 0,9² = 0,81.

Определяем группы потребителей

Рассчитывая сечение кабеля, вы должны учесть, что значение этого параметра определяется по тому из проводов, на который будет приходиться максимальная нагрузка, например, по кухонному, где одновременно в сеть могут быть включены стиральная машина, электрочайник и хлебопечка. Распределение всех, имеющихся в коттедже или квартире потребителей, на группы позволяет максимально экономно и комфортно обустроить электропроводку, разделив ее на несколько отдельных ветвей. Для каждой из таких ветвей в зависимости от мощности комплекта потребителей в цепь встраивается отдельный автомат, что позволяет прокладывать кабель, оптимально соответствующий нагрузке именно этой группы бытовых электроприборов.

Коэффициент спроса К_с дает возможность учесть вероятность включения на продолжительное время сразу всех потребителей выделенной ветви. Сравните значения мощности и приведенной мощности в таблице ниже.

Открытая и закрытая прокладка проводов

При открытой прокладке провода устанавливаются над поверхностью строительных конструкций. При закрытой – прокладываются внутри элементов конструкции строения в специально подготовленных каналах, в пустотах и нишах строительных конструкций, в бороздах под штукатурку, в коробах и трубах. Степень нагрева проводов и кабелей от перегрузки больше зависит не от типа электропроводки, а от теплопроводности среды, в которой она проложена. Чем выше способность соприкасающейся с кабелем или проводом среды отводить тепло, тем быстрее они охлаждаются и тем меньше шансов повреждения изоляции от перегрева при повышенной нагрузке. При открытой прокладке кабель контактирует с циркулирующим воздухом.

Закрытая проводка чаще всего прокладывается в гофре, кабель-каналах или в пустотах строительных конструкций, где провод или кабель также контактируют с воздухом, но уже в закрытом пространстве, где он не циркулирует, а значит, практически не отводит тепло. В соответствии с п.7.1.37 ПУЭ, а также п. 15.5 СП 256.1325800.2016 в зданиях, стены и перекрытия которых выполнены из негорючих или слабогорючих материалов наподобие кирпича или бетона, допускается прокладка проводов и кабелей без дополнительной защиты под штукатуркой или в подстилающем слое пола. В этом случае провода и кабели соприкасаются уже не с воздухом, а с материалом стен и штукатурки, с помощью которой заделали штробу.

Теплопроводность воздуха – 0,0244 Вт/(м∗К). Теплопроводность, например, керамического кирпича начинается от 0,4 Вт/(м∗К), теплопроводность, гипса, составляющего основу штукатурки, – 0,3 Вт/(м∗К). Это значит, что при закрытой прокладке кабеля под штукатуркой в случае перегрузки тепло от него будет отводиться почти в 12 раз быстрее, чем при открытой прокладке. Но если штробу заполнить макрофлексом, теплопроводность которого – 0,03 Вт/(м∗К), то есть чуть больше, чем у воздуха, или проложить провода в кабель-канале, проводка будет перегреваться сильнее, чем при открытой прокладке из-за отсутствия циркуляции.

На фото ниже вы видите открытую проводку, выполненную в стиле ретро.

Выбираем по мощности и длине

Рассчитать сечение провода или кабеля по мощности и длине можно, предварительно определив суммарную мощность всех потребителей в соответствии с данными, указанными в паспорте каждого бытового прибора. Полученное значение нужно умножить на коэффициент спроса, который, если вы не планируете включать одновременно все приборы в доме, можно принять равным 0,8 или определить по приведенной нами выше таблице. Коэффициент запаса позволяет «оставить место» для тех бытовых приборов, которые вы когда-либо купите, и обычно принимается равным 1,5 или 2.

Справка! Следует учесть, что существуют устройства, например, электромоторы, перфораторы, с реактивным видом нагрузки, возвращающие в сеть часть накопленной от источника энергии, тем самым создавая паразитную энергию, которая не может быть использована потребителем и расходуется на нагрев кабеля. Чтобы рассчитать мощность такого прибора, нужно разделить указанную в его паспорте реактивную мощность (она измеряется в ВАрах) на cosφ. При отсутствии значения угла смещения фаз cosφ принимают равным 0,7. Полученный результат суммируется с мощностью остальных потребителей до применения к ним коэффициентов-поправок.

Номинальный ток для проводки с напряжением 220 В определяем делением полученного значения общей мощности на 220 (уточните напряжение в вашей проводке, оно может отличаться). Сечение провода определяем, например, по таблице ниже.

Чтобы убедиться, что потеря напряжения не выше допустимых 5 %, рассчитываем это значение. Оно должно составить не более 5 % от 220 В, то есть 11 В. Делением полученного числа на силу тока, найденную по таблице для запланированной нами нагрузки, получаем сопротивление R, подставляем его в формулу S = R ∗ ρ ∗ L, где ρ – удельное сопротивление материала, из которого сделана токопроводящая жила, L – планируемая длина кабеля, и выводим минимальное значение сечения проводки.

Выбираем по току

Чтобы определить сечение проводки по току, нужно значение суммарной мощности разделить на 0,92 от напряжения в вашей сети или, если речь идет о трехфазном проводе, на 1,7 от напряжения в сети. По полученной силе тока находим значение в приведенной ниже таблице.

Важно! Чтобы выяснить, какой ток должен пропускать провод, не перегреваясь, нужно найти отношение мощности оборудования к напряжению в сети, которое далеко не всегда соответствует идеальному значению 220 В и может отклоняться от него в диапазоне от 190 до 250 В. Если вы хотите, чтобы ваша электропроводка работала безукоризненно, прежде чем приступить к расчетам, замерьте напряжение с помощью мультиметра. Чем оно выше, тем меньший ток протекает по проводу.

ПУЭ: таблица расчета сечения кабеля по мощности и току

Если вы знаете мощность электроприборов, которые в перспективе будут запитаны от электросети вашей квартиры или вашего дома, определить сечение провода или кабеля несложно. В столбце того вида проводки, который вы собираетесь прокладывать, таблицы, представленной ниже, найдите материал, из которого сделаны жилы провода. Если вы хотите узнать, на какой номинальный ток должна быть рассчитана электрическая сеть вашей квартиры, и собираетесь проложить, например, медные провода, найдите в соответствующем столбце мощность вашей проводки, под ней – предполагаемую нагрузку и сопоставьте ее с близлежащим значением силы тока.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

Подбираете ли вы сечение провода по величине силы тока для переменной или постоянной сети – разницы нет. Нагрузка для одножильных проводов сетей с постоянным током рассчитывается по таким же таблицам, как для сетей с переменным. Чтобы определить силу тока I, который будет проходить через кабель, нужно мощность нагрузки разделить на напряжение в сети. Чтобы найти сопротивление R провода, делим напряжение на силу тока, полученную в предыдущем действии. Воспользовавшись табличным значением удельного сопротивления проводника ρ, по формуле S = (ρ ∗ L) / R найдем сечение кабеля S.

Сечение кабеля вы можете найти и по таблице. Чтобы убедиться, что напряжение на его концах не перешагнуло минимально допустимый порог 0,5 В, проверьте полученную вами по таблице цифру, подставив в формулу U = p ∗L ∗ I / S данные вашей сети.

Самостоятельно рассчитать сечение кабеля для проводки квартиры или частного дома несложно, тем более, если вы собираетесь менять какую-то ветвь и потребители уже разведены по группам в вашем распределительном щитке. Труднее сделать то же самое в экстремальных условиях повышенной температуры, влажности или в случае, когда неудачное решение вопроса может обесточить ваше жилище не на один день. Иногда обращение к профессионалам может стать лучшим решением.

Как определить сечение провода — определение жилы сечения кабеля

Очень часто в жизни каждого наступает момент, когда необходимо делать в доме ремонт. В этот процесс включается и монтаж новой или замена старой электропроводки. Чтобы понять, как определить сечение провода, следует продумать, что будет подключаться к данной сети.

Определение предназначения кабеля и его мощности

Провод на люстру

Например, провода, идущие на освещение (бра, люстра и подсветка у зеркала) требуют меньшей мощности, чем кабель, протянутый к розетке, поэтому сечение жил провода в это случае может быть меньшим. И освещение также отличается между собой – здесь влияет то, какой мощности вкручена лампочка, сколько их и так далее. Это же касается и розеток – к одной будет подключаться одно или два зарядных к мобильному телефону, а к другой – утюг, телевизор или даже сварочный аппарат (это уже зависит, какое помещение будет электрифицироваться).

Выбор диаметра сечения провода осуществляется не только при монтаже кабеля в стены (в штробы или инженерные ниши) и при укладке его снаружи (в пластиковые короба или при помощи другого крепления), но и тогда, когда речь идет о переносных удлинителях.

Провода на розетки

Такие удлинители могут быть разной длины. Их предназначение тоже может быть разным – они могут быть использованы как для освещения, так и для подключения электроаппаратов разной мощности (тот же электрочайник на кухне). Более того, сечение напрямую зависит от количества жил в кабеле, схемы подключения, наличия или отсутствия контура заземления и других факторов; также на это влияет и материал, из которого изготовлена жила провода – медь или алюминий. Важно и то, как выглядят провода:

• круглые;
• плоские;
• двухжильные;
• многожильные.

Как рассчитывается сечение провода

Что включает в себя последовательность расчета сечения жил провода? Вначале необходимо определить установленную электрическую мощность потребителей для данного помещения. Это определение можно выразить следующей формулой:

P_у = P_н1 + P_н2 + P_н3 + …

где P_у – установленная мощность, P_н1 – мощность конкретного потребителя. Определить это значение можно, посмотрев на паспорт или этикетку завода на изделии. Обычно такие сведения содержатся на задней стороне прибора.

Расчет сечения по формулам

Представим это на конкретном примере. Мощность обычного китайского электрического чайника составляет около 2 кВт. Та же стиральная машинка берет на себя около 2-4 кВт электроэнергии. Телевизор современного образца берет немного мощности, его не учитываем. Что ещё? А, да – холодильник. Ещё порядка от 1 до 3 кВт. Если есть микроволновая печь – тоже можно накинуть 3 кВт.

Теперь считаем по формуле мощность, которую должен выдерживать провод. В итоге получается приблизительно 10 кВт. И это только одна кухня и ванная. А ещё освещение с кучей лампочек в люстре, разнообразные подсветки, бра, электрические плиты и прочее. Пусть это всё — примерно 20 кВт во всём доме.

Следующим шагом будет определение по таблицам коэффициента спроса, обозначаемого в них как К_с. Для обычного жилого помещения он будет составлять (в зависимости от рабочего освещения, кВт) от 0.3 до 1. Возьмем для жилого здания показатель 0.8. Теперь, зная его и установленную мощность, можем высчитать расчетную мощность. Она представлена формулой:

Р_р = Р_у х К_с

где Р_р – расчетная мощность.

Так, если у нас установленная мощность была 20 кВт, то расчетная будет уже 16 кВт.

Определяем расчетный ток I_р для данной электрической установки. Он будет равняться:

I_р = Р_у/U_н

где U_н – номинальное напряжение в сети, равное 220 В.

Сила тока тогда будет равняться около 0.1А.

Определяем сечение жил провода из формулы:

S = I_р/ς

Где ς – максимально допустимая плотность тока (значение определяется по таблицам). Следует знать, что для токов до 10А это значение следует брать как 15А/мм², до 50А равным 10А/мм², до 100А – 7-8А/мм², ну а если ток свыше 100А – как 5А/мм².

Обратите внимание! Если расчетное сечение провода S меньше ближайшего стандартного сечения, имеющегося в продаже в магазинах, то его следует округлить в большую сторону, сделав запас.

Выбор приборов автоматического выключения

Выбор УЗО по амперажу

При выборе автоматов и предохранителей нужно руководствоваться следующим принципом. Сила тока этих устройств должна всегда быть выше расчетной силы тока. Иначе автомат будет отключаться при любой нагрузке, превышающей его собственную мощность.

Последствия неправильного определения сечения провода

Если не обращать внимания при покупке провода на его сечение жил, то за это впоследствии можно поплатиться. Как? Понять это поможет пример движения электронов по проводу. Чем больше нагрузка – тем больше их движется. Чем меньше сечение провода, тем теснее электроды находятся друг по отношению к другу. Что происходит при их трении друг о друга? Сила трения вызывает тепло. Итог – провод с недостаточным сечением начинает греться.

Что это означает в быту? Провод, запрятанный в стену, может так разогреться, что начнет гореть. Получаем, в конце концов, поврежденную проводку, сгоревшие обои, а то и пожар в комнате или всей квартире. Чтобы этого не произошло, важно заранее определять сечение провода.

Видео

О практическом значении сечения провода смотрите ниже:

Методы определения сечения проводов электрических сетей

В данной статье будут рассматриваться различные методы определения сечения проводов линии электрических сетей, на примере расчета линии электропередач напряжением 35 кВ.

Содержание

Исходные данные:

Схема сети на напряжение 35 кВ изображена на рис.1.

• Время использования максимальной нагрузки для всех потребителей Тmax = 2500 ч и Тmax = 6000 ч;
• Сеть выполняется сталеалюминевыми проводами, расстояние между проводами 3000 мм, расположенные – по треугольнику;
• Коэффициент мощности cosϕ = 0,8;
• На схеме, нагрузки выражены в МВт и Мвар, а длины участков в км. Полная мощность записана в виде комплексной полной мощности: Ṡ = P+jQ.

Например, для первого участка комплексная полная мощность равна: Ṡ = p1 + jq1 = 2 +j1,5.

При этом полная мощность определяется как модуль комплексной полной мощности:

Решение:

1. Допустимая потеря напряжения, принята согласно [Л1, с.119], составляет:

2. Определяем мощности по участкам и результаты наносим на схему рис.1:

Так как величина реактивного сопротивления линии х0 на 1 км изменяется в зависимости от сечения провода незначительно. Согласно [Л1, с.143] величина реактивного сопротивления составляет:

• для воздушных линий в пределах от 0,36 до 0,46 Ом/км;
• для кабелей напряжением 6-10 кВ – от 0,06 до 0,09 Ом/км;
• для кабелей напряжением 35 кВ – от 0,11 до 0,13 Ом/км.

Поэтому для упрощения расчетов, принимаем среднюю реактивность воздушной линии напряжением 35 кВ равную х0 = 0,4 Ом/км.

3. Определяем допустимую потерю напряжения, обусловленную реактивными сопротивлениями по формуле 6-35 [Л1, с.143]:

где:

• Uн =35 кВ – номинальное напряжение сети;
• х0 = 0,4 Ом/км – среднее реактивное сопротивление воздушной линии на напряжение 35 кВ;
• Q – реактивная мощность участка, МВАр;
• L – длина участка, км.

4. Определяем допустимую потерю напряжения, обусловленную активной составляющей нагрузки при заданной допустимой потери напряжения ΔUдоп. = 2,8 кВ по формуле 6-36 [Л1, с.143]:

1.1. Определяем сечение провода на всей длине линии по формуле 6-37 [Л1, с.144]:

где:

• P – активная мощность участка, МВт;
• L – длина участка, км;
• ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия [Л2, с.30].

Предварительно принимаем провод марки АС-70 для всей линии. Для данного провода активное и индуктивное сопротивление равно r0 = 0,421 Ом/км, x0 = 0,408 Ом/км; см. ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м.

1.2. Определяем фактическую потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143]:

1.3. Определяем фактическую потерю напряжения для провода АС-95, где: r0 = 0,314 Ом/км, x0 = 0,397 Ом/км:

2.1. Определяем коэффициент kр по формуле 6-39 [Л1, с.145]:

2.2. Определяем сечение проводов для каждого участка, по формуле 6-40 [Л1, с.146]:

2.3. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов по ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-50: r0 = 0,595 Ом/км, x0 = 0,418 Ом/км;
• АС-95: r0 = 0,314 Ом/км, x0 = 0,397 Ом/км;

2.4. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных марок проводов:

Рассмотрим условия выбора сечения линии, исходя из требования минимальных потерь мощности.

Условием минимальных потерь в линии является постоянство плотности тока на всех участках. Величину плотности тока, соответствующую минимуму потерь, определяют по допустимой потере напряжения ΔUaдоп., обусловленной активным сопротивлением.

3.1. Определяем плотность тока, соответствующая минимальным потерям по формуле 6-43 [Л1, с. 147]:

где:

• P – активная мощность участка, МВт;
• L – длина участка, км;
• ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия [Л2, с.30];
• ΔUaдоп = 1630 В — допустимая потеря напряжения, обусловленная активной составляющей нагрузки, рассчитанная ранее в данной статье.

3.2 Определяем рабочие токи в каждом участке по формуле [Л1, с.129]:

3.3. Определяем сечение проводов по формуле 6-44 [Л1, с.147]:

3.4. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов по ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-50: r0 = 0,595 Ом/км, x0 = 0,418 Ом/км;
• АС-120: r0 = 0,244 Ом/км, x0 = 0,391 Ом/км;
• АС-150: r0 = 0,204 Ом/км, x0 = 0,384 Ом/км;

3.5. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных сечений:

4.1. Определяем экономическое сечение проводов по участкам, согласно ПУЭ п. 1.3.25, с учетом что Тmax= 2500 ч:

где:

• I – расчетный ток участков, А;
• Jэк = 1,3 — нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) для неизолированных алюминиевых проводов выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax= 2500 ч.

4.2. Определяем экономическое сечение проводов по участкам, согласно ПУЭ п. 1.3.25, с учетом что Тmax= 6000 ч:

где: Jэк = 1,0 — нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) для неизолированных алюминиевых проводов выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax= 6000 ч.

4.3. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-70: r0 = 0,421 Ом/км, x0 = 0,408 Ом/км;
• АС-150: r0 = 0,204 Ом/км, x0 = 0,384 Ом/км;
• АС-185: r0 = 0,154 Ом/км, x0 = 0,377 Ом/км;

4.4. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных сечений:

5.1. Определяем затраты металла по каждому участку и результаты по вариантам сведем в таблицу 1. Данные о массе 1 км провода принимаем согласно ГОСТ 839 таблица А.4.

Таблица 1 – Затраты цветного металла

Как мы видим, наименьшие затраты металла получились во 2-м варианте, рассчитанном по методу минимальной затраты металла.

5.2. Определяем потери активной мощности на участках трехфазной линии с активным сопротивлением r0 по формуле 4-1а [Л1, с.74]:

5.3. Определяем время максимальных потерь (τ), исходя из коэффициента мощности cosϕ=0,8 и время использования максимальной нагрузки Тmax= 2500 ч и Тmax= 6000 ч, согласно рис.4.3 [Л1, с.78]:

• для Тmax= 2500 ч – τ = 1600 ч;
• для Тmax= 6000 ч – τ = 4500 ч.

5.4. Определяем потери электроэнергии по формуле [Л1, с.151]:

Результаты расчетов по всем вариантам заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Потери мощности и электроэнергии

Участок	Варианты
	1-й	2-й	3-й	4-й
Потери мощности, кВт
0-1	196	196	127	96
1-2	119	119	92	77
2-3	43,4	82	82	58
3-4	2	5	5	5
Итого:	360	401,8	306,9	236,5
Потери электроэнергии, кВт*ч 103
При τ = 1600 ч	576	643	491	378
При τ = 4500 ч	1620	1808	1381	1064

Минимальные потери получились в 3-м и 4-м вариантах, т.е. при расчетах, выполненных по методу минимума потерь и по методу экономической плотности тока.

Вывод:

Как видно из результатов расчета 1-й вариант, определенный по методу постоянного сечения вдоль линии, неприемлем по всем показателям. Что касается остальных вариантов, то в рассмотренном примере они по своим показателям близки друг к другу. Это объясняется прежде всего тем, что сечение проводов на последнем участке выбрано выше требуемого электрическими расчетами по механическим соображениям и поэтому в электрическом отношении использовано не полностью.

Методы определения сечения проводов электрических сетей по минимуму расхода проводникового материала и по минимуму потерь мощности дают более экономичные решения, нежели те, которые получаются при выборе одинакового сечения по всей длине линии [Л1, с.148].

Первый из упомянутых методов экономит капитальные затраты и соответствующие составляющие эксплуатационных расходов, зависящие от стоимости сооружения линии, и поэтому может применяться для потребителей с малым числом часов использования максимальной нагрузки и для промышленных нагрузок с малыми токовыми нагрузками при незначительных величинах времени потер.

Для потребителей с большим числом часов использования максимума и большими нагрузками целесообразнее пользоваться вторым методом (метод минимальной затраты металла), так как в этом случае прежде всего добиваются уменьшения составляющей эксплуатационных расходов, зависящий от потерь в линии.

Определение сечений проводов по экономическим плотностям тока, установленным ПУЭ, учитывают оба фактора (как экономию капитальных затрат, так и снижение потерь), поскольку экономическая плотность тока принимается в зависимости от времени использования максимальной нагрузки.

Вот почему метод определения сечений проводов по экономической плотности тока, как позволяющий обобщить все основные технико-экономические показатели производства и распределения электроэнергии, и являются основным для расчета сетей.

Однако при большой протяженности линии сечение проводов, выбранное по экономической плотности тока, может не обеспечить допустимой потери напряжения, что сделает необходимым повторный расчет. Чтобы избежать пересчета, предварительно определяют плотность тока jΔр, обеспечивающую допустимую потерю напряжения. Если окажется, что jΔр > jэ, то принимают сечение по экономической плотности тока, т.е. по jэ. В противном случае сечение выбирают по jΔр.

Значительное превышение выбранного сечения над экономическим свидетельствует о том, что необходимо применить для сети более высокое номинальное напряжение (например, 10 кВ вместо 6 кВ), либо прибегнуть к специальным методам снижения потерь напряжения, например, к компенсации реактивной мощности или к продольной компенсации.

Литература:

1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.
2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Механика материалов: напряжение »Механика тонких конструкций

---

Добро пожаловать в Механику материалов. Этот курс основан непосредственно на основах, которые мы изучили в статике — вычислении статического равновесия различных конструкций при различных нагрузках. В статике мы рассматриваем внешних сил , действующих на твердых тел . В действительности все тела деформируемы , и эти внешние силы создают внутренних напряжений .Ну тогда что за стресс?

Напряжение — это мера внешней силы , действующей на площади поперечного сечения объекта. Напряжение имеет единицы силы на площадь: Н / м ² (СИ) или фунт / дюйм ² (США). Единицы СИ обычно называют паскалями, сокращенно Па . Поскольку 1 Па является неудобно малым по сравнению с напряжениями, которые испытывает большинство конструкций, мы часто будем сталкиваться с 10 ³ Па = 1 кПа (килопаскаль), 10 ⁶ Па = МПа (мегапаскаль) или 10 ⁹ Па = ГПа (гигапаскаль).

Существует два типа напряжения, которое может испытывать конструкция: 1. Нормальное напряжение и 2. Напряжение сдвига . Когда сила действует перпендикулярно (или «нормально») к поверхности объекта, она вызывает нормальное напряжение. Когда сила действует параллельно поверхности объекта, возникает напряжение сдвига.

Рассмотрим светильник, подвешенный к потолку на веревке. Поперечное сечение веревки круглое, и вес света тянется вниз перпендикулярно веревке.Эта сила вызывает в канате нормальное напряжение .

Хорошо, как мы пришли к этому уравнению. За кадром существует множество предположений. На протяжении всего этого курса мы будем предполагать, что все материалы однородны, изотропны и эластичны. Мы также предположим, что объект является «призматическим» — это означает, что поперечные сечения одинаковы по всей его длине (например, огурец является призматическим, а тыквенный орех — нет). Все эти предположения позволяют утверждать, что объект будет деформировать равномерно в каждой точке своего поперечного сечения.Нормальное напряжение в точке поперечного сечения определяется как (с аналогичными уравнениями в направлениях x и y ). :

На каждый небольшой участок поперечного сечения действует одинаковая сила, и сумма всех этих сил должна равняться внутренней равнодействующей силе P . Если мы позволим ΔA перейти к dA, а ΔF перейти к dF, то мы сможем просто проинтегрировать обе части уравнения и придем к соотношению для нормального напряжения.

Это соотношение для нормального напряжения более точно соответствует среднему нормальному напряжению , поскольку мы усреднили внутренние силы по всему поперечному сечению.

Понятие стресса часто бывает трудно понять, потому что его нелегко заметить. Оказывается, размещение прозрачного объекта через кросс-поляризованный свет позволяет непосредственно наблюдать напряжение внутри материала на основе концепции, называемой фотоупругостью:

Напряжение действительно может существовать в материале при отсутствии приложенной нагрузки. Это называется остаточным напряжением, и его можно использовать как способ упрочнения материалов, например, при изготовлении японского меча катана.И наоборот, нежелательные остаточные напряжения могут способствовать росту трещин и приводить к разрушению, как, например, при обрушении Серебряного моста в Западной Вирджинии в 1967 году. Возможно, самый яркий пример остаточного напряжения связан с быстрым охлаждением расплавленного стекла, известным как « Капля принца Руперта »:

Давайте посмотрим на другой пример. Рассмотрим болт, соединяющий две прямоугольные пластины, и растягивающее усилие, перпендикулярное болту. Из диаграммы свободного тела мы видим, что приложенная извне сила оказывает силу, параллельную круглому поперечному сечению болта.Эта внешняя сила приводит к напряжению сдвига внутри болта.

Теперь формальные определения напряжения сдвига принимают форму, аналогичную описанным выше. Рассмотрим напряжение сдвига, действующее на поверхность z элемента:

Напряжение сдвига — это касательное напряжение, действующее по касательной к поперечному сечению, и оно принимает среднее значение:

Важно отметить, что напряжения, которые мы только что описали, составляют средних напряжений .Мы предположили, что вся внешняя сила была равномерно распределена по площади поперечного сечения конструкции — это не всегда так, и мы будем пересматривать это предположение на протяжении всего курса.

Когда вы смотрите на элемент при сдвиге, все кажется немного сложнее. Рассмотрим небольшой кубический элемент внутри конструкции при сдвиге, как показано ниже.

Теперь равновесие требует, чтобы напряжение сдвига, действующее на τ _zy , сопровождалось напряжениями сдвига в других плоскостях.Но давайте рассмотрим равновесие сил в направлении y . Зная, что силу можно записать как напряжение (тау), умноженное на площадь (ΔxΔy), мы можем записать это силовое равновесие как:

Поскольку площади куба по определению одинаковы, это означает, что τ _zy = τ ‘ _zy . Подобное силовое равновесие в направлении z приводит к τ _yz = τ ‘ _yz . Давайте рассмотрим моментное равновесие относительно оси x . Зная, что мы можем записать силу, как и раньше, и плечо момента будет Δz, этот баланс моментов станет:

Это простое соотношение говорит нам, что τ _zy = τ _yz, и, следовательно, все четыре касательных напряжения имеют равные величины и должны указывать навстречу или от друг друга на противоположных краях элемента.Это соотношение известно как «чистый сдвиг».

1,2 Фактор безопасности

Инженеры используют стресс при проектировании конструкций. Внешняя нагрузка и геометрия конструкции говорят нам, какое напряжение действует в материале, но ничего не говорят нам о самом материале. Каждый материал имеет предельное напряжение — показатель того, какое напряжение может выдержать материал перед разрушением. Чтобы правильно спроектировать безопасную конструкцию, мы должны убедиться, что приложенное напряжение от внешней нагрузки никогда не превышает предельное напряжение материала. Отчасти сложность этой задачи заключается в том, что мы не всегда точно знаем, какова внешняя нагрузка — она ​​может изменяться непредсказуемо, и конструкции, возможно, придется выдерживать неожиданно высокие нагрузки. Чтобы учесть эту неопределенность, мы включили в нашу конструкцию коэффициент безопасности . Коэффициент безопасности — это просто отношение разрушающей нагрузки или напряжения к допустимой нагрузке или напряжению. Разрушение или конечное значение — это свойство материала , в то время как допустимое значение определяется внешней силой и геометрией конструкции.

Сводка

В этой лекции мы представили понятие стресса. Напряжение — это мера того, что материал ощущает от приложенных извне сил. Это просто отношение внешних сил к площади поперечного сечения материала. Силы, приложенные перпендикулярно поперечному сечению, составляют нормальных напряжений , в то время как силы, приложенные параллельно поперечному сечению, составляют касательных напряжений .Хотя представленные здесь концепции не слишком чужды, большая часть трудностей с этим материалом связана с проблемой правильного расчета статического равновесия . Расчет статического равновесия скажет нам величину и направление приложенных сил, которые мы затем можем использовать для расчета напряжений. Если следующие примеры видео и домашнее задание вызывают у вас трудности, сейчас самое время вернуться и просмотреть некоторые концепции из вашего курса статики.

Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта No.1454153. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Как рассчитать сечение кабеля и провода

Как выбрать сечение кабеля для прокладки в квартире Предполагается, что количество линий не меньше количества комнат.Автоматы используются при 10 А, исходя из предположения, что срабатывание происходит раньше, чем начнется плавление изоляции.

Для розеток проводка берется 2,5 квадратных миллиметра по меди. Предполагается разместить на каждые 4 метра периметра комнаты на точке. На кухне 4 розетки, причем на пару засчитывается дубль (в жилых помещениях не в счет). Например, в кухню врезаются два тандема, а для холла — по количеству метров периметра (в парилка считается одной).Автоматы берутся на 16 А.

Если в доме есть электроплита, проводка идет на щит. Такая розетка не дублируется, иначе нарушается прописанное в стандартах правило. Медное сечение берут шесть квадратных миллиметров, а мощность автомата увеличивается до 20 А.

Выбор кабеля для квартиры

Нужно учесть ряд моментов. Во-первых, рекомендации А. Земскова доступны всем, кто не хочет заморачиваться и учитывать сечение проводов в кабеле.Проверенная методика: автомат отключится до начала плавки проводки. Многих не устраивает количественная сторона. Предположим, машина на 20 А выдерживает 20 х 220 = 4,5 кВт мощности. Получить представление об объеме потребления не так-то просто.

Обычно горелки на 1 кВт. На практике значительный вклад вносит КПД. Фактически электроплита на 4 конфорки может потреблять от 6 кВт и выше. А. Земсков называет эту цифру, говоря об автомате на 20 А.Читатели заметят несоответствие: при потреблении 6 кВт тока требуется намного больше. На самом деле большинство автоматов может час проработать с перегрузкой на 45%. Значит, наше УЗО на 20 А по времени отключится.

Это произойдет при полной нагрузке. Потребление от 6 кВт означает полное использование всех горелок. Это случается нечасто. В остальное время электрическая плита отдыхает и остывает проводка. Уравновешивайте и переключайте контакты внутри машины. УЗО работает и вообще не отключается, несмотря на формальное превышение номинального тока.Отметим, что, по словам дилеров, при замкнутом проводе мощность на 6 квадратных миллиметров сечения для меди составляет 7,4 кВт (ток 34 А). Автор перестраховался, что делать при устройстве электропроводки в квартире.

Автомат сработает раньше. Уже при токе 34 А он не проработает даже полчаса. Поэтому утеплитель не будет перегреваться и не плавиться. Это гарантия безупречной работы. Из сказанного читатели уже должны научиться определять сечение провода по мощности.

Потребление электроэнергии в филиале

В первую очередь оценивается потребление в филиале. Если это светодиодные лампы верхнего освещения, оценку допускается не производить простым выбором самой тонкой и дешевой (но обязательно медной) жилы. Если вам нужно запитать сварочный аппарат, надо подумать о мозгах. Использование техники в домашних условиях не подразумевается, но оценить энергопотребление можно уже по табличке на корпусе. Допустим, ток 220 А при 27 В означает, что на вторичной стороне инвертора образуется 6 кВт.Стандарты

предписывают подключение мощного оборудования непосредственно к распределительному щиту (а не параллельно). Следует выбрать место использования оборудования, например, балкон. Кстати, розетки на складе по правилам нет (слишком высокий класс пожарной опасности), поэтому в разрешенном месте проложите точку раздачи.

Не забываем поставить машинку. Сварка имеет индивидуальные условия. Допустим, мы говорили о 6 кВт, но на самом деле инвертор обязан работать в этом режиме не более 70% рабочего цикла.Следовательно, нужно беспокоиться, скорее, не о длительном режиме, а о старте. С этой точки зрения УЗО делятся на классы допуска на кратковременное превышение тока.

Вывод проводов

Оценка потребления по максимуму

Во-вторых, проводится оценка токов потребления. Ни в коем случае не должно доходить до предела. Для расчета сечения кабеля по мощности необходима физика работы прибора.Например, асинхронные двигатели при запуске потребляют более высокий номинальный ток. Если брать холодильник, стоящий в компрессоре, это не так важно (мощность низкая).

Слишком чувствительный автомат (класс А) сюда не поставить. Электроплиты отличаются меньшим разбросом параметров. Для них они распознают сечение кабеля по диаметру, как описано выше. Не забывайте учитывать кулинарные предпочтения. Блюда длительного приготовления накладывают ограничения. Алгоритм идет с конца: спрашиваем у хозяйки, как долго плита загружается в полном режиме, находим мощность из каталогов, определяем ток, берем запас 5%, рассчитываем толщину сердечника, делаем запас еще 10%, потом выбираем автоматический выключатель, который отключает сеть определенную хозяйкой Так кабель на пределе не проработает слишком долго.

Объединение двух или более ветвей

. При объединении ответвлений сечение кабеля определяется простым сложением мощности. С квадратами работать нельзя. Для расчета сечения провода воспользуйтесь таблицей, представленной на рисунке. Обратите внимание, что закладка должна быть закрытой.

Таблицу секционного расчета

для разделов 0,5 и 0,75 использовать не рекомендуется, за исключением случаев проводки для освещения от энергосберегающих (галогенных или светодиодных) ламп.Тогда проблема определения сечения провода не ставится. Тем более что ставить автомат на квартиру допустимо, просто это не всегда удобно.

На каждую жилу может протекать меньший ток, чем может выдержать медь проводка с поперечным сечением 0,5 квадратных миллиметра. Только в основной жиле наблюдается значительный нагрев. Остается объединить ветки в распределительной панели. Рекомендуется использовать клеммы ABB из латуни или все примитивно завернуть в колпачок.Использовать для суммирования ответвлений жилы одного кабеля не стоит.

Рабочее напряжение

Для определения сечения жилы кабеля по диаметру учитывается рабочее напряжение. По умолчанию это 220 В, а провод трехжильный. Бывает, что в новостройках заводят 380 В с использованием конструкций от 4-х жил. Для расчета текущего сечения используйте второй столбец таблицы.

Как видите, у ядра уже меньшая удельная мощность.При расчете на 220 В протекал каждый (кроме заземления) ток (скажем, 34 А), соответствующий значению 220 х 34 = 7,4 кВт. В случае большего количества фаз мощность растет не прямо пропорционально, а слабее. Чем больше жилого материала входит в скрутку или в один и тот же утеплитель, тем строже требования, поскольку добавляются тепловые эффекты. Тем, кому нужны сложные конфигурации, придется провести углубленный поиск.

Как меняется сечение жилы в зависимости от способа прокладки кабеля

Требования к прокладке кабеля открытым способом

Если кабель проложен открытым способом, условия для его охлаждения лучше, требования снижаются.На втором рисунке представлена ​​таблица, демонстрирующая эту закономерность. При прокладке кабелей вне помещения пределы мощности увеличиваются. В данном случае, помимо меди, мы представляем секции из алюминия. Плюс в том, что кабель дешевле и с большим объемом. Алюминий — легкий металл, а медь тяжелее стали. С этой точки зрения прокладка кабелей кому-то может быть возможна. Поэтому нужно исходить из цены и возможностей. Но медь более долговечна, имеет лучшую проводимость и не подвержена электрохимической коррозии.

Алюминий не применяется для подключения мощных устройств. Потери в медных кабелях в полтора раза ниже, что существенно при больших токах, в отличие от масштабов домовладения. Ориентироваться нужно на технические расчеты, основанные на оценке длины линии, ее назначения, способа монтажа. Например, известно, что километр обычного провода имеет низкое сопротивление, чего нельзя сказать о кабеле.

Многих интересует, как отличить кабель от провода.В ГОСТе нет разделения, но под кабелем обычно понимают изделие с большим сечением, и с усиленной изоляцией, например, стальной броней. При прокладке под землей, в подвале усиленная изоляция с помощью кабеля. Иногда использовали масло для защиты от коррозии. Эти параметры разделены на провод и кабель.

Основное отличие — изолированность. Возьмем, к примеру, полевку для общения. Это провод с небольшой толщиной жил, а тип изоляции — кабельная.Также провода питания электроинструмента, скорее всего, будут кабелями на 2-3 жилы. Они хорошо защищены от механических повреждений и имеют толстую изоляцию.