Расчет и выбор кабеля по экономической плотности

Допустимая плотность тока для медного провода

Все проводники при прохождении тока нагреваются. Чрезмерное повышение температуры провоцирует механическое разрушение конструкции, включая защитные и декоративные оболочки. Чтобы сохранить работоспособность трассы пользуются понятием «длительно допустимый ток». Справочные значения для проводов с медными и алюминиевыми жилами приведены в правилах ПУЭ и отраслевых ГОСТах.

Таблица разрешенных токовых нагрузок

Материал проводника Оболочка Площадь поперечного сечения жилы, мм кв. Допустимые токовые нагрузки, А Тип трассы, количество кабелей в канале
медь поливинилхлорид 1,5 23 монтаж в открытом лотке
медь резина свинец 1,5 33 в земле, двухжильный кабель
алюминий поливинилхлорид 2,5 24 открытый лоток
алюминий полимер 2,5 29 в земле, трехжильный кабель
медь пластик, резина 2,5 40 перемещаемая конструкция, одножильный кабель

Для точного расчета специалисты пользуются формулой теплового баланса, которая содержит:

  • электрическое сопротивление метра проводника при определенной температуре;
  • поправочные коэффициенты для учета передачи тепла в окружающее пространство с помощью конвекции, инфракрасного излучения;
  • нагрев от внешних источников.

Отвод тепловой энергии улучшается при прокладке трассы в земле (под водой). Хуже условия, когда несколько кабелей находится в одном канале.

Тепловой нагрев

Для расчета количества тепла (Q), выделяемого проводником, пользуются формулой I*2*R*t, где:

  • I – сила тока, в амперах;
  • R – сопротивление одного метра медного проводника;
  • t – время испытания в определенных условиях.

Тонкие проводники эффективно отдают тепловую энергию окружающей среде. На процесс оказывают существенное влияние конкретные условия. Как отмечено выше, контакт оболочки с водой существенно улучшает охлаждение.

По мере увеличения сечения часть энергии расходуется для нагрева прилегающих слоев. Этим объясняется постепенное снижение допустимой плотности тока в расчете на единицу площади.

Распределение температур в кабельной продукции

На рисунке хорошо видно, как при уменьшении изоляционного слоя улучшается теплоотдача.

Падение напряжения

Этот параметр несложно рассчитать по закону Ома (U=R*I) с учетом электрического сопротивления соответствующего материала. Удельное значение для меди берут 0,0175 Ом *мм кв./ метр. С помощью формул вычисляют на участке определенной длины падение напряжения. При сечении 1,5 мм кв. на каждый метр потери составят 0,01117 Вольт.

Таблица допустимых значений плотности тока для разных условий в медном проводнике

Поперечное сечение, мм кв. Ток (А)/ Плотность тока (А/ мм кв.)
Для трассы в здании Монтаж на открытом воздухе
6 73/ 12,2 76/ 12,6
10 103/ 10,3 108/ 10,8
25 165/ 6,6 205/ 8,2
50 265/ 5,3 335/ 6,7

Существенное значение имеют действительные условия эксплуатации трассы электроснабжения, трансформаторов, установок. Снизить рассматриваемые нагрузки можно с помощью хорошей вентиляции, естественной или принудительной. Хороший отвод тепла получится с применением перфорированных металлических коробов, которые не затрудняют прохождение конвекционных потоков и одновременно выполняют функции радиатора.

В некоторых ситуациях пригодится квалифицированно составленный временной график. Стиральная машина при нагреве воды и в режиме сушки потребляет много электроэнергии. Ее можно настроить на автоматическое выполнение рабочих операций в ночные часы. Если снабжающие организации предлагают соответствующую тарификацию, получится дополнительная экономия денежных средств.

Вентилятор обеспечивает эффективное охлаждение проводников, которые установлены в микроволновой печи

Лучшие показатели теплообмена при остальных равных условиях характерны для проводников с относительно меньшей площадью поперечного сечения.

Таблица токовых параметров для кабелей с медными жилами

Сечение, мм кв. Плотность тока, А/ мм кв. Ток, А
1 15 15
1,5 13,3 20
2,5 10,8 27
16 5,7 92
25 4,9 123

Таблица для выбора кабельной продукции

Сечение проводника, мм кв. Ток (А)/ Суммарная мощность потребителей (кВт) для сетей
220 V 380 V
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
16 85/18,7 75/49,5

Какой кабель лучше купить?

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Как рассчитать трехфазную проводку

Потребляемые мощность и ток электроприборами

Название электроприбора Мощность, кВт Величина тока, А
Стиральная машина 2 – 2,5 9,0 – 11,4
Электроплита 4,5 – 8,5 20,5 – 38,6
Микроволновая печь 0,9 – 1,3 4,1 – 5,9
Холодильник, морозильник 0,2 – 0,8 0,9 – 3,6
Электрочайник 1,8 – 2,0 8,4 – 9,0
Утюг 0,9 – 1,7 4,1 – 7,7
Пылесос 0,7 – 1,4 3,1 – 6,4
Телевизор 0,12 – 0,18 0,6 – 0,8
Осветительные приборы 0,02 – 0,150 0,1 – 0,6

Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В

Если под рукой нет таблицы, но известен потребляемый ток, то вычислить сечение можно в два этапа, используя формулы:

  1. Находят сопротивление материала при данном значении тока. Это можно сделать из формулы Закона Ома I = U/R. Выразив отсюда R, получают R = U/I.
  2. Вычисляют площадь сечения, используя значение удельного сопротивления для конкретного материала. Применяют формулу:
READ  Программируемые реле. обзор

R = (ρ*L)/S,

  • ρ – удельное сопротивление;
  • L – длина проводника;
  • S – площадь сечения.

S = (ρ*L)/R.

Удельное сопротивление для меди ρ = 1,68*10-8 Ом*м, для алюминия – 2,82*10-8 Ом*м.

В квартирах допустимо применение кабелей только с медной жилой. Сечение жил измеряется в «квадратах». Один «квадрат» медной жилы проводит до 10 А. Для проводки в доме допустимо брать 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для лампочек.

Сечение и диаметр, отличие

Экономные светодиодные светильники можно подключить медной жилой с площадью сечения не более 0,5 кв. мм. Для розеток их выбирают в диапазоне 1,5-2,5. Отдельные линии с защитными автоматами создают для подключения духового шкафа, варочных панелей, других мощных потребителей.

Для монтажа домашней электропроводки выбирают трехжильный кабель, один проводник идет на заземление. Жила – это токоведущая часть провода, может быть одно- или многопроволочной. Жилы имеют стандартные сечения, покрыты изолирующей полимерной или резиновой оболочкой, иногда с защитной х/б оплеткой сверху. Делают жилы провода из меди, алюминия или стали.

Наилучший вариант для новой электропроводки в квартире – медный провод. Это надежнее, долговечнее, электрические показатели меди лучше, чем у алюминия.

Аналог российскому ВВГ – кабель NYM, круглой формы, с медными жилами и негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения практически те же. Выпускается кабель 2-, 3- и 4-жильный с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.

Круглый кабель удобнее прокладывать сквозь стены – отверстия сверлятся немного больше диаметра кабеля. Для внутренней проводки более удобен плоский кабель ВВГ.

Легкие и дешевые алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, при грамотном соединении имеют длительный срок службы, поскольку алюминий почти не окисляется. С алюминиевой электропроводкой можно столкнуться при ремонте в старых домах. Когда требуется подключить дополнительные энергоемкие приборы, определяют по сечению или диаметру жил проводов способность проводки из алюминия выдержать большую нагрузку (см. таблицу).

Определение нагрузочной способности электропроводки из алюминиевого провода
Диаметр провода, мм

1,6

1,8

2,0

2,3

2,5

2,7

3,2

3,6

4,5

5,6

6,2

Сечение провода, мм2

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

6,0

8,0

10,0

16,0

25,0

30,0

Макс. ток при длит. нагрузке, А

14

16

18

21

24

26

31

38

55

65

75

Макс. мощность нагрузки, ватт (BA)

3000

3500

4000

4600

5300

5700

6800

8400

12000

14000

16000

Еще один момент – тип электромонтажа, который вы планируете использовать. Открытую электропроводку монтируют на поверхностях или в укрепленных поверху трубах. Скрытую электропроводку прокладывают в пустотах перекрытий, в каналах или бороздах, вырубленных в стенах, в изоляционных и стальных трубах внутри конструкционных элементов.

При закрытой электропроводке требования к сечению кабеля несколько выше, чем при открытой, поскольку без доступа воздуха кабель сильнее нагревается под нагрузкой.

Зная расчетный ток, тип кабеля и электропроводки, можно переходить к расчетам сечения проводов. Учитываются два параметра: допустимая длительная токовая нагрузка и потеря напряжения в проводах, соединяющих потребителя с источником тока. Чем больше длина провода, тем большие потери по пропускной способности он несет (тогда диаметр поперечного сечения токоведущей жилы увеличивают).

Для отдельных комнат или приборов, не требующих большой мощности, второй показатель можно не считать (потери напряжения будут слишком малы).

Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и шин

1.3.22. Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и окрашенных шин приведены в табл. 1.3.29-1.3.35. Они приняты из расчета допустимой температуры их нагрева +70°С при температуре воздуха +25°С.

Для полых алюминиевых проводов марок ПА500 и ПА600 допустимый длительный ток следует принимать:

1.3.23. При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

1.3.24. При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т.п.).

Таблица 1.3.29. Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80

Таблица 1.3.30. Допустимый длительный ток для шин круглого и трубчатого сечений

* В числителе приведены нагрузки при переменном токе, в знаменателе — при постоянном.

Таблица 1.3.31. Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения

* В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе — постоянного.

Таблица 1.3.32. Допустимый длительный ток для неизолированных бронзовых и сталебронзовых проводов

* Токи даны для бронзы с удельным сопротивлением ρ20=0,03 Ом•мм2/м.

Таблица 1.3.33. Допустимый длительный ток для неизолированных стальных проводов

Таблица 1.3.34. Допустимый длительный ток для четырехполосных шин с расположением полос но сторонам квадрата («полый пакет»)

READ  Плк110 программируемый логический контроллер

Таблица 1.3.35. Допустимый длительный ток для шин коробчатого сечения

Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

1.3.10. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10-12 проводников.

Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.

Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по табл. 1.3.7, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами

* Токи относятся к шнурам, проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.9. Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.10. Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.11. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1,3 и 4 кВ

Таблица 1.3.12. Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах

1.3.11. Допустимые длительные токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) следует принимать, как для проводов, проложенных в воздухе.

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах, следует принимать по табл. 1.3.4-1.3.7 как для одиночных проводов и кабелей, проложенных открыто (в воздухе), с применением снижающих коэффициентов, указанных в табл. 1.3.12.

При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные провода и кабели не учитываются.

Проверка проводников по условиям короны и радипомех

1.3.33. При напряжении 35 кВ и выше проводники должны быть проверены по условиям образования короны с учетом среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте расположения данной электроустановки над уровнем моря, приведенного радиуса проводника, а также коэффициента негладкости проводников.

При этом наибольшая напряженность поля у поверхности любого из проводников, определенная при среднем эксплуатационном напряжении, должна быть не более 0,9 начальной напряженности электрического поля, соответствующей появлению общей короны.

Проверку следует проводить в соответствии с действующими руководящими указаниями.

Кроме того, для проводников необходима проверка по условиям допустимого уровня радиопомех от короны.

Опубликовано:
24.01.2019
Обновлено: 24.01.2019

1.3.31

Выбор экономических сечений проводов воздушных и
жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить
для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков.
При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение
провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если
разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в
пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на
ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой
производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение
определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.

Сечение проводов при закрытой и открытой электропроводке

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

  • открытая прокладка;
  • скрытая проводка.
READ  Гост р мэк 60921-2011 устройства управления лампами. аппараты пускорегулирующие для люминесцентных ламп. требования к рабочим характеристикам

Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры. Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли. Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия. Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

«Протоптанные» пути вычислений

Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В. Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.

Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам

Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².

Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.

Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.

Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм². Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена. Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.

Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:

Последствия превышения тока

Чрезмерное увеличение температуры разрушает проводник и цепь прохождения электрического тока. Нарушение изоляции в результате теплового воздействия создает благоприятные условия для коррозии, повышает вероятность короткого замыкания. Кроме повреждений оборудования, ухудшается безопасность. Необходимо подчеркнуть дополнительные затраты, которые вызваны сложными операциями по восстановлению работоспособности скрытой проводки.

Приведенные выше рекомендации надо соблюдать в комплексе. Не следует превышать длительно допустимый правилами ток. Необходимо поддерживать благоприятные условия эксплуатации. Нужно не забывать о соответствующих коррекциях при разовом или постоянном подключении мощных нагрузок.

Кратковременные режимы работы

Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели корректируют умножением на поправочный коэффициент. В профессиональных расчетах учитывают дополнительные факторы:

  • действительные температурные условия;
  • количество и взаимное расположение кабелей в канале;
  • средние значения по нагрузкам;
  • существенное изменение параметров;
  • особенности конструкции трассы.

Коэффициент для кратковременного (повторного) режима равен 0,875/√П. Здесь «П» – относительная величина (время включения/длительность цикла). Эту поправку применяют при следующих условиях:

  • сечение медного проводника 10 мм кв. и более;
  • рабочий цикл составляет до 4 минут включительно;
  • длительность пауз – от 6 мин.

Расчет размера сечения по нагрузке

Простейший способ подбора кабеля с нужным размером — расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.

Алгоритм расчетных действий следующий:

  • для начала определимся с агрегатами, которые предположительно могут использоваться нами одновременно. Например, в период работы бойлера нам вдруг захочется включить кофемолку, фен и стиралку;
  • затем согласно данным техпаспортов или согласно приблизительным сведениям из приведенной ниже таблицы банально суммируем мощность одновременно работающих по нашим планам бытовых агрегатов;
  • предположим, что в сумме у нас вышло 9,2 кВт, но конкретно этого значения в таблицах ПУЭ нет. Значит, придется округлить в безопасную большую сторону – т.е. взять ближайшее значение с некоторым превышением мощности. Это будет 10,1 кВт и соответствующее ему значение сечения 6 мм².

Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: