Расчет сечения и мощности кабеля

Каждый день мы активно используем электроэнергию: заряжаем мобильные телефоны, кипятим воду в чайниках, включаем свет, пользуемся фенами и стиральными машинами. Обычно у нас не возникает вопросов, достаточно ли энергии для всех наших нужд.

Расчет сечения кабеля по мощности и току – Калькулятор

Чтобы вычислить сечение кабеля, необходимое для передачи заданной мощности нагрузки и учитывая длину проводки, можно воспользоваться онлайн-калькулятором, который осуществляет расчет сечения кабеля по току. Результаты также могут быть получены через формулы и специальные таблицы.

• Расчёт
• Сохранить
• Справка
• Материалы
• Виджет на сайт
• Комментарии

Вы можете скачать отчет о расчете с использованными параметрами в формате PDF, который включает чертежи и данные, необходимые для дальнейшей работы.

Также есть возможность поделиться ссылкой на проведенный расчет в социальных сетях, таких как Facebook, ВКонтакте или Google+.

Кроме того, можно получить ссылку на расчет с заданными параметрами, просто отсканировав QR-код.

С нашим калькулятором вы сможете произвести расчет сечения кабеля по мощности (нагрузке) или по току с учетом длины линии, с минимальной погрешностью. Основными показателями при расчетах выступают материал проводника (медь или алюминий), напряжение на линии (220 В или 380 В) и фактическая нагрузка/сила тока в цепи. Следует учесть, что способ укладки кабеля также влияет на выбранное сечение: для закрытых кабелей требуется большее сечение, поскольку ограниченный теплообмен приводит к более сильному нагреву металла. После выполнения базового расчета по мощности или току, дополнительно производится расчет по длине проводника, из полученного диапазона значений выбирается наибольшее. Теоретическое обоснование процессов расчета можно найти ниже в виде формул и таблиц. Вас также может заинтересовать калькулятор потерь напряжения.

Смежные нормативные документы:

• ПУЭ-7 Правила устройства электроустановок
• СП 76.13330.2016 Электротехнические устройства
• ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009 Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования
• ГОСТ 31946-2012 Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи
• ГОСТ 31947-2012 Провода и кабели для электрических установок на номинальное напряжение до 450/750 В
• ГОСТ 6323-79 Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок
• ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ
• ГОСТ 433-73 Кабели силовые с резиновой изоляцией

Как рассчитать сечение кабеля по мощности?

Первый шаг. На начальном этапе необходимо рассчитать суммарную мощность всех электрических приборов, которые могут быть подключены к электрической сети:

• P₁, P₂, …, P_n – мощность каждого электрического прибора в ваттах (Вт);
• K_с – коэффициент спроса, отражающий вероятность одновременного включения всех приборов, по умолчанию этот коэффициент равен 1.

Второй шаг. Далее вычисляется номинальная сила тока в цепи по следующей формуле:

I = P_сум / (U × cos ϕ)

• P_сум – это суммарная мощность всех электроприборов, рассчитанная на предыдущем этапе;
• U – напряжение в сети (обычно это 220 В);
• cos ϕ – коэффициент мощности (параметр, характеризующий потери мощности в цепи), по умолчанию принимается равным 0.95.

Третий шаг. На последнем этапе используется данные из таблиц, представленных в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Таблица сечения медного кабеля по току по ПУЭ-7

Сечение проводника, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных
	открыто	в одной трубе
		двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного двухжильного	одного трехжильного
0.5	11	—	—	—	—	—
0.75	15	—	—	—	—	—
1	17	16	15	14	15	14
1.2	20	18	16	15	16	14.5
1.5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2.5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—

Провода и кабели

Прежде чем перейти к ответу на вопрос о том, как правильно выбрать сечение провода, необходимо понять, что собой представляет провод, в чем его отличие от кабеля, а также определить, в каких ситуациях используется провод, а в каких — кабель, и какой именно провод потребуется для конкретной задачи.

Провод — это один или несколько изолированных проводников, либо несколько жил, сплетенных между собой и имеющих поверхностный слой изоляции.

Кабель — это множество изолированных проводов, заключенных в единую оболочку. Например, силовой кабель подводится к электрическому щитку, а между щитком и розетками прокладываются провода.

Свойства материала, используемого в токопроводящих жилах провода или кабеля, определяют, сколько электроэнергии может передавать данный проводник:

• В современных квартирах и домах для монтажа электропроводки чаще всего применяются медные провода, у которых удельное сопротивление почти в два раза ниже, чем у алюминия. Медь обладает высокой пластичностью, прочностью, легко паится и сваривается, а также меньше нагревается при протекании тока.
• Алюминиевые провода, хотя и более легкие и бюджетные, недостаточно хорошо удерживают затяжку, подвержены быстрому окислению и имеют меньшую электропроводность по сравнению с медными проводами.
• Провода из алюминия, покрытые медными жилами, являются дешевой альтернативой, имеют средние значения сопротивления и электропроводности, между тем обладая легкостью.

Важно отметить, что чем ниже пропускная мощность кабеля или провода, тем больше должно быть их сечение для безопасной и надежной эксплуатации.

Что такое сечение провода?

Сечение провода или кабеля — это площадь среза токопроводника (без учета толщины слоя изоляции), по которому проходит электрический ток. Каждая единица площади способна пропустить определенное количество заряженных частиц.

Чем большего диаметра провод, тем легче заряженным частицам перемещаться в нем, вследствие чего сопротивление, с которым они сталкиваются, становится меньше, и, соответственно, провод нагревается меньше.

В зависимости от формы среза проводника, площадь его можно вычислить при помощи формул для площади круга, прямоугольника или треугольника, предварительно измерив диаметр, например, с помощью штангенциркуля.

Если необходимо определить оптимальное сечение провода, в котором токопроводящая жила состоит из множества сплетенных проволок, необходимо вычислить сечение одной из этих проволок и умножить это значение на общее количество проволок в жиле.

Стоит учитывать, что площади сечений фазных проводов в трехфазном кабеле не складываются. Количество жил в таком кабеле определяется на основании фаз без учета нулевого проводника.

Как рассчитать

Чтобы корректно рассчитать, выдержит ли проводка, удлинитель или розетка заданную нагрузку, в первую очередь следует обратить внимание на мощность потребляемую электрическими приборами, выраженную в ваттах (Вт). Обычно производитель указывает эту информацию на наклейке, располагаемой в малозаметном месте, например, на задней части устройства или внизу.

Производители удлинителей, розеток и переходников также указывают максимальную нагрузку, на которую рассчитано устройство. Эти данные чаще встречаются в амперах, реже — в ваттах.

Перевод ватт в амперы и обратно не представляет особой сложности:

P — мощность электрического прибора в ваттах (Вт)

I — сила тока в амперах (А)

U — напряжение (В)

Если на розетке, удлинителе или другом устройстве не указано, на какое напряжение рассчитана максимальная сила тока, примем стандартное значение в 220 вольт (иногда производители проектируют на значения 230 или 250 вольт). Все, что нужно сделать — это умножить силу тока на напряжение, чтобы получить максимальную мощность, на которую рассчитано данное устройство. Затем необходимо сложить мощности тех потребителей электроэнергии, которые мы собираемся подключить, и удостовериться, что она не превосходит расчетное значение.

Пример: на удлинителе указано значение 16А. Мы планируем подключить чайник (2000 Вт), холодильник (300 Вт) и стиральную машину (максимальная потребляемая мощность 2500 Вт).

Какой максимально допустимой мощностью обладает удлинитель без негативных последствий?

Суммарная максимальная мощность приборов составляет:

Вывод: подключать все устройства одновременно не следует. Безопасно можно использовать чайник и холодильник (2300 Вт) или холодильник и стиральную машину (2800 Вт) одновременно, но стиральную машину и чайник нельзя включать на одном удлинителе одновременно.

Можно ли подключить еще один удлинитель на 16А к текущему? Это будет ошибочным решением, так как мы должны стремиться выявить самое уязвимое место в цепи, которым все еще будет первый удлинитель с нагрузкой в 4800 Вт.

Не забывайте, что удлинитель подключен к электросети. На сколько нагрузок рассчитана эта сеть? Увиденное значение может оказаться еще меньшим — всего 10 А при 230 В.

Таким образом, хотя удлинитель может выдерживать 3520 Вт, его слабым местом является розетка. А значит, если к удлинителю в 16А подсоединен удлинитель с 10А, его подключение не должно превышать 2300 Вт. Если заменить розетку на 16А, максимальная нагрузка может быть повышение до 3520 Вт.

Что происходит с проводкой до розетки? Она может быть рассчитана на большее количество розеток. Каково допустимое значение для нее?

В целом, для расчета подходящего сечения проводника под необходимую нагрузку достаточно знаний школьной физики. Однако, все кабели стандартизированы по сечению, и используются только два материала: медь и алюминий. Поэтому для удобства всегда имеются специальные таблицы, в которых легко найти необходимые значения:

Расчет сечения кабеля можно провести по следующей формуле:

S — площадь сечения кабеля, мм²

D — диаметр кабеля, мм

ℼ — число π (пи), равное 3,14

При покупке нового кабеля, информацию о его сечении можно узнать из характеристик, указанных на упаковке или в каталоге.

Наиболее распространенным кабелем для розеток является медный кабель с сечением 2,5 мм². Как видно из таблицы, он способен выдерживать до 5,9 кВт или 5900 Вт.

Что делать, если допустимой мощности не хватает или она на грани?

Если речь идет об удлинителях и розетках, их достаточно правильно выбрать. Розетку на 10А можно легко заменить на 16А, а для мощных потребителей существуют изделия на 32А. Также одним из вариантов может стать наличие отдельной розетки или удлинителя для каждого мощного прибора.

Если же проблема кроется в проводке, нужна ее модернизация или полная замена. При проектировании проводки часто создаются отдельные линии, которые идут на розетки, где установлены мощные электроприборы, или стараются разделить эти линии. Например, отдельную линию предуставляют для ванной комнаты, где расположены стиральная машина и водонагреватель, а для кухни — с чайником, холодильником и духовкой. По освещению можно несколько сэкономить, выбрав кабель меньшего сечения, так как современные лампы потребляют гораздо меньше электроэнергии.

Важно учитывать, что выделенная на квартиру мощность прописывается в договоре и обычно составляет от 5 до 11 кВт, в зависимости от типа плиты, установленной в квартире: газовой или электрической.

Расчет по токовой нагрузке

Допустимая токовая нагрузка — это максимальное значение тока, который провод может пропускать в течение продолжительного времени. Для ее вычисления нужно определить мощность всех электроприборов (что мы сделали в предыдущем пункте) и рассчитать силу тока по указанной формуле.

Для сети с напряжением 220В можно использовать формулу I = P/(U*cos φ), где:

• I – сила тока
• P – суммарная мощность всех приборов (в Вт)
• U – напряжение сети
• cos(φ) = 1 для бытовых электроприборов, это коэффициент мощности, который показывает соотношение активной и реактивной мощностей нагрузки.

Для трехфазной сети с напряжением 380В формула принимает следующий вид: I = P/(1,73 * U * cos φ).

Сечение провода определяется по специальной таблице. Если вычисленное значение не совпадает с тем, что представлено в таблице, выбирается значение большее.

Таблица для расчета по мощности и допустимой токовой нагрузке для медных проводов

Таблица для расчета по мощности и допустимой токовой нагрузке для алюминиевых проводов

Расчет, основанный на допустимой силе тока, считается более точным, поэтому его желательно использовать в качестве основного, а таблицы подключения сечения по мощности — как дополнительные средства для проверки проводимых расчётов.

Материал жил: медь или алюминий?

На текущий момент алюминиевые проводники используются относительно редко, несмотря на их более низкую цену по сравнению с медными. Алюминий имеет свои преимущества, но выбор в его пользу должен быть обоснован проектом. Кабель, оборудованный медными жилами, служит более гибким и лёгким в монтаже. При этом, при выборе медного кабеля, потребуется установка изделия меньшего сечения, чем в случае с аналогом из алюминия.
Однако, если расчетная суммарная мощность всех устройств в доме превышает 10 кВт, то использование медного кабеля большого сечения обойдется достаточно дорого. Также стоит учитывать, что толстый медный кабель теряет гибкость по сравнению с тонким, поэтому в ситуациях с большими мощностями можно уменьшить затраты, применяя алюминиевый проводник.

Помимо вопроса о том, как выбрать сечение кабеля по мощности, многих интересует и расчет сечения по длине. При выборе сечения проводов следует также учитывать возможные потери в них. Это становится особенно актуальным для длинных линий электропередачи (от десятков до сотен метров).

Рекомендуется при выборе проводки в комнату всегда выбирать сечение с запасом, так как кабель большего диаметра будет менее подвержен нагреву. Кроме того, заранее нельзя предсказать, появятся ли в будущем дополнительные потребители сети, поскольку технологии не стоят на месте, и есть вероятность, что в скором времени вы приобретете дополнительные бытовые приборы, что в свою очередь повысит общую потребляемую мощность всех устройств и может привести к неадекватной нагрузке на тонкий кабель.

Важно: если есть сомнения по поводу надежности электрической проводки, рекомендуется избегать одновременного включения всех электроприборов, чтобы не перегрузить сеть.

Выбор сечения кабеля в зависимости от типа монтажа

Прокладка кабеля может проводиться по открытой или закрытой схеме. Это также необходимо учитывать при выборе сечения проводника, поскольку известно, что ток, проходя через кабель, вызывает его нагрев. Если монтаж будет открытым, возможно использование проводника меньшего сечения, так как он быстрее остывает благодаря воздуху.
Если же проводка скрыта, тепло от кабеля будет уходить значительно медленнее. Из-за перегрева может наступить повреждение изоляции проводника. Поэтому при скрытом монтаже следует использовать кабель большего сечения, поскольку он меньше нагревается.

Таким образом, мы рассмотрели все основные аспекты, касающиеся выбора сечения кабеля в зависимости от мощности, длины и типа проводки. При возникновении трудностей с выбором подходящего сечения и типа кабельной продукции, рекомендуется обратиться за консультацией к специалисту в данной области.