Площадь поперечного сечения кабеля можно также узнать из таблицы. Чтобы убедиться, что напряжение на концах не превысило минимально допустимое значение 0,5 В, проверьте значение из таблицы, подставив данные вашей сети в формулу U = p ∗ L ∗ I / S.
Расчет сечения и мощности кабеля
Каждый провод или кабель рассчитан на определенную токовую нагрузку, которую он может переносить неограниченно долго без изменения электрических свойств металла и изоляции. Чем больше заряженных частиц проходит через поперечное сечение кабеля, тем больше его сопротивление, а чем больше нагрузка, тем больше он нагревается. Если вы знаете, как рассчитать прочность кабеля, вы сможете самостоятельно спланировать или модернизировать электрическую сеть квартиры, дома, дачи, гаража или мастерской, чтобы обеспечить эффективность, безопасность и комфорт использования с минимальными финансовыми вложениями.
Провода и кабели
Прежде чем ответить на вопрос, как выбрать размер кабеля, важно знать, что такое кабель, чем он отличается от провода, когда нужен кабель и если кабель, то какой. Кабель — это один или несколько изолированных токопроводящих проводов или группа проводов, сплетенных вместе и соединенных тонким слоем изоляции. Кабель состоит из нескольких изолированных проводов, соединенных общей оболочкой. Силовой кабель проложен к распределительной панели на лестничной клетке. Кабели прокладываются между распределительным щитом и розетками.
Свойства материала, из которого изготовлены проводники кабеля или провода, определяют, сколько энергии может передать 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 меньше пропускная способность кабеля (или провода), тем больше должно быть сечение кабеля (или провода).
Выбираем по мощности
Перед выбором сечения кабеля в соответствии с его номинальной мощностью необходимо рассчитать его общую стоимость и составить список электроприборов, находящихся в зоне прокладки кабеля. Номинальная мощность каждого электроприбора должна быть указана в соответствующей единице измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем необходимо сложить мощности всех приборов, чтобы получить общую мощность всех приборов.
Если же кабель выбирается для одного прибора, то достаточно указать мощность, потребляемую этим прибором. Выбрать сечение кабеля в зависимости от мощности можно по таблицам правил устройства электроустановок.
Таблица 1. выбор сечения медного кабеля по мощности.
| Сечение токопроводящей жилы, мм² | Для кабеля с медными жилами | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75.9 |
| 50 | 175 | 38.5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Таблица 2. Выбор мощности для кабелей с алюминиевыми жилами
| Сечение токопроводящей жилы, мм² | Для кабеля с алюминиевыми жилами | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11,0 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22,0 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44,0 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132,2 |
Вам также необходимо знать напряжение в сети: трехфазное напряжение соответствует 380 В, а однофазное — 220 В.
В электротехническом кодексе содержится информация как для алюминиевых, так и для медных кабелей. Оба имеют свои преимущества и недостатки. Преимущества медных проводников:
- высокая прочность;
- упругость;
- стойкость к окислению;
- электропроводность больше, чем у алюминия.
Как рассчитать по току
Ток, протекающий через проводник, зависит от длины, ширины, сопротивления проводника и температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Точкой отсчета является комнатная температура (18 °C). Токопроводящая способность кабелей рассчитывается с учетом значений, приведенных в таблицах в пунктах 1.3.10 — 1.3. 11 из ПУЭ-7 ΠΕΡΡΙΣΜΕΝΗ ΡΕΥΣΤΟТИΤΑ ΓΙΑ ДΡΜΑΤΑ, ΚΟΡДΕ и КаΛΩΔΗ ΜΕ MOΝΝΗ ΡΟΥΜΝΝΝΗ Ή ΠΛΑΣΤΙΚΟΥ.
Таблица 3: Электрический ток для кабелей с медной, резиновой и ПВХ изоляцией.
| Площадь 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 | — | — | — | — | — |
Для расчета алюминиевых проводов используйте таблицу.
Таблица 4: Электрический ток для алюминиевых проводов и кабелей с резиновой и ПВХ изоляцией.
Выбор сечения кабеля (провода) по току
Как рассчитать сечение кабеля, если известен только ток (I)? Этот расчет встречается реже, но на него тоже стоит обратить внимание.
Вам нужно узнать, какого размера кабель нужен для электродвигателя, подключенного к напряжению (U) 220 В. Его мощность (P) неизвестна.
Подключите электродвигатель к сети 220 В и измерьте ток (I) токовыми клещами. Например, ток составляет 10 А.
Чтобы быстро все рассчитать, можно воспользоваться формулой:
С помощью этой формулы находим мощность (P):
P = 10 × 220 = 2200 Вт = 2,2 кВт.
Итак, мощность электродвигателя равна 2,2 кВт и потребляемая мощность 10 А. По таблице 2 определяем сечение провода, «Медные жилы проводов и кабелей» > «Напряжение 220 В» > «Сила тока, A». Первое число начинается с 19, и мы имеем 10 А, напротив этого числа сечение кабеля 1,5 мм². Для нашего примера 1,5 мм² более чем достаточно.
Из той же таблицы видно, что подойдет и алюминиевый провод (кабель) сечением 2,5 мм².
Путем несложных вычислений мы знаем силу тока и сечение кабеля, а также мощность двигателя для 220 В. Таким же образом можно определить сечение кабеля для других электропотребителей.
Выбор сечения кабеля (провода) по длине
Следует знать, что длина кабеля (провода) влияет на напряжение. Чем длиннее кабель, тем больше теряется напряжение. Чтобы избежать этого, необходимо увеличить сечение проводника. Как все это рассчитать?
В вашем доме есть несколько потребителей электроэнергии общей мощностью 5000 Вт или 5 кВт. Длина кабеля до этих потребителей от выключателя составляет 25 метров. Поскольку ток поступает по одному кабелю, а возвращается по другому, длина удваивается до 50 метров.
Далее нам нужно найти силу тока (I). Вы уже знаете, как его определить. Вы делите мощность на напряжение:
I = 5000/220 = 22,72 A
Используя силу тока (A) или мощность (P) в таблице 2, определите сечение провода. Согласно таблице, провод представляет собой медную проволоку сечением 1,5 мм².
Поскольку провод имеет собственное сопротивление (R), расчет производится по следующей формуле:
R — сопротивление провода, Ом,
p — удельное сопротивление, Ом — мм²/м,
L — длина проводника, м,
S — площадь поперечного сечения, мм².
Из формулы: Величина (p) всегда является постоянной. Для меди она равна 0,0175, а для алюминия — 0,0281.
R = 0,0175 × 50/1,5 = 0,583 Ом.
Теперь рассчитайте потерю напряжения по формуле:
dU — потеря напряжения, В,
R — сопротивление проводника, Ом.
dU = 22,72 × 0,583 = 13,24 В.
После этого расчета нам необходимо узнать процент потери напряжения. Если значение больше 5 %, то проводник необходимо выбрать на одну позицию выше в соответствии с таблицей 2.
13,24 В / 220 В × 100 % = 6,01 %.
Так как процент потери напряжения больше 5 %, необходимо выбрать проводник сечением 2,5 мм² вместо 1,5 мм².
Вот и весь расчет.
Как видите, сделать все это не так уж и сложно. Вам просто нужно это сделать. После этого расчета вы будете абсолютно уверены, что выбранные вами кабели или провода не разочаруют вас и прослужат долгие годы.
Что еще влияет на нагрев проводов
Формула (2) показывает, что сопротивление проводника зависит не только от площади его поперечного сечения. Следовательно, на него влияет и нагрев:
- Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
- Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.
Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16
Трехжильный кабель ВВГнг 3х1,5 изготовлен из меди и предназначен для передачи и распределения электроэнергии в жилых домах или обычных квартирах. Его токопроводящие жилы изолированы ПВХ (В), который также образует оболочку. Кроме того, ВВГнг 3х1,5 является негорючим нг(А), поэтому он полностью безопасен в использовании.
Кабель АВБбШв 4х16 — это четырехполюсный кабель с алюминиевыми силовыми жилами. Он предназначен для прокладки в земле. Защита, обеспечиваемая оцинкованными стальными лентами, гарантирует срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете купить кабельную продукцию оптом и в розницу по низким ценам. На большом складе всегда есть вся продукция в наличии, поэтому вы сможете выполнить заказы любого объема.
Как вычислить сечение многожильного провода
Многожильный кабель, также называемый многожильным или гибким, представляет собой один кабель, скрученный вместе. Чтобы рассчитать сечение многожильного кабеля, сначала рассчитайте сечение кабеля, а затем умножьте полученный результат на количество жил.
Рассмотрим пример. Имеется гибкий многожильный кабель с 15 жилами диаметром 0,5 мм. Сечение одной жилы составляет 0,5 мм×0,5 мм×0,785 = 0,19625 мм2, после округления получаем 0,2 мм2. Поскольку в кабеле 15 жил, для определения сечения кабеля нужно перемножить эти числа. 0,2 мм2×15=3 мм2. Из таблицы можно сделать вывод, что такой многожильный кабель выдерживает ток 20 А.
Оценить зарядную способность многожильного провода без измерения диаметра отдельной жилы можно, измерив суммарный диаметр всех жил. Однако, поскольку провода круглые, между ними остаются воздушные зазоры. Чтобы исключить площадь зазоров, результат сечения кабеля, полученный по формуле, необходимо умножить на коэффициент 0,91. При измерении диаметра необходимо следить за тем, чтобы прядь не была сплющена.
Рассмотрим пример. Результаты измерения показывают, что прядь имеет диаметр 2,0 мм. Вычислите площадь поперечного сечения: 2,0 мм×2,0 мм×0,785×0,91 = 2,9 мм2. Из таблицы (см. ниже) видно, что этот многожильный провод может пропускать ток до 20 А.
О выборе марки кабеля для домашней электропроводки
Может показаться, что проводка дома алюминиевыми кабелями дешевле, но эксплуатационные расходы из-за плохой надежности контактов со временем многократно превышают стоимость медных кабелей. Я рекомендую использовать только медный кабель! Алюминиевые кабели необходимы для воздушных линий, так как они легкие, дешевые и при правильном подключении имеют долгий срок службы.
Что лучше использовать для электроустановок — однополюсные или многополюсные кабели? С точки зрения пропускной способности по току на единицу сечения и монтажа однополюсный кабель лучше. Поэтому для электропроводки в жилых домах следует использовать только одножильные кабели. Многожильный кабель можно сгибать несколько раз, и чем тоньше жилы, тем он гибче и долговечнее. Именно поэтому многожильные кабели используются для подключения нежестких электроприборов, таких как фены, бритвы, утюги и все остальное.
После того как вы определились с сечением кабеля, встает вопрос о том, какую марку кабеля использовать для электропроводки. Выбор невелик, и существует всего несколько марок.
Кабели ПУНП запрещены с 1990 года в соответствии с решением Главгосэнергонадзора «О запрещении применения проводов марок АПВН, ППВН, ПЭН, ПУНП и др. проводов, изготовленных по ТУ 16-505. 610-74 вместо проводов АПВ, АППВ, ПВ и ППВ по ГОСТ 6323-79*» запрещено.
ВВГ и ВВГнг — плоские медные кабели с двойной поливинилхлоридной изоляцией. Предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды о т-50°C до +50°C, для прокладки внутри зданий, на открытом воздухе и под землей при прокладке в кабельных каналах. Срок службы до 30 лет. Буквы «нг» в названии марки указывают на негорючесть изоляции кабеля. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные кабели с сечением жил от 1,5 до 35,0 мм2. Если перед ВВГ стоит буква А (АВВГ), то жилы изготовлены из алюминия.
Кабель NYM (его российский аналог — кабель ВВГ) с медными жилами, круглый, с негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения практически такие же, как у кабеля ВВГ. Он выпускается в двух-, трех- и четырехжильном исполнении с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.
Как видите, выбор для прокладки электрических кабелей невелик и зависит от того, какой кабель больше подходит для монтажа, круглый или плоский. Круглые кабели легче прокладывать через стены, особенно если вы заходите в помещение с улицы. Вам потребуется просверлить отверстие диаметром чуть больше диаметра кабеля, а при более толстых стенах это становится важным. Для внутренней проводки более практичен плоский кабель ВВГ.
При прокладке электропроводки в жилом помещении обычно встает вопрос о выборе автоматического выключателя или, как его часто называют, выключателя. Этот вопрос и выбор счетчика, УЗО и автоматического выключателя подробно рассмотрен в статье «О счетчиках электроэнергии, УЗО и автоматических выключателях» на сайте.
Параллельное соединение проводов электропроводки
Бывают безвыходные ситуации, когда необходимо проложить кабель, а нужного сечения кабеля нет в наличии. В этой ситуации, если у вас есть кабель с меньшим сечением, чем требуется, вы можете сделать проводку из двух или более кабелей, соединив их параллельно. Убедитесь, что сумма сечений отдельных кабелей не меньше расчетного сечения.
