Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • Как отличить хороший самозажимной клеммник от подделки
  • Почему горят ТЭНы на водонагревателях и стиральных машинах и как их заменить
  • Способы и схемы управления тиристором или симистором
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера
  • Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение, устройство и принцип работы, преимущества, схема подключения
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Электричество в доме » Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля
    Количество просмотров: 60328
    Комментарии к статье: 3


    Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

    Для ремонта старой проводки или прокладки новой нужно подобрать кабель нужного сечения, для того чтобы он выдерживал предполагаемую нагрузку.

    Если старая проводка вышла из строя нужно её заменить, но прежде чем менять на аналогичную, узнайте, почему произошла проблема со старой. Возможно, что было просто механическое повреждение, или изоляция пришла в негодность, а еще более весомой проблемой является – выход из строя проводки из-за превышения допустимой нагрузки.

    Содержание статьи

    Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

    Чем отличается кабельная продукция, какие основные характеристики?

    Начнем с того, что определяется, какое напряжение в сети, в которой будут работать кабеля. Для бытовых сетей часто применяются кабеля и провода типа ВВГ, ПУГНП (только он запрещен современными требованиями ПУЭ из-за больших допусков по сечению при производстве, до 30%, и допустимой толщине изолирующего слоя 0.3мм, против 0.4 в ПУЭ), ШВВП и другие.

    Если отойти от определений провод от кабеля отличается минимально, в основном по определению в ГОСТе или ТУ по которому он производится. Ведь на рынке есть большое количество проводов с 2-3 жилами и двумя слоями изоляции, например тот же ПУГНП или ПУНП.

    Допустимое напряжение определяется изоляцией кабеля

    Для выбора кабеля кроме напряжения принимают во внимание и условия, в которых он будет работать, для подключения движущегося инструмента и оборудования он должен быть гибким, для подключения неподвижных элементов, в принципе, все равно, но лучше предпочесть кабель с монолитной жилой.

    Решающим фактором при покупке является площадь поперечного сечения жилы, она измеряется в мм2, от неё и зависит способность проводника выдерживать длительную нагрузку.

    Что влияет на допустимый ток через кабель?

    Для начала обратимся к основам физики. Есть такой закон Джоуля-Ленца, он был открыт независимо друг от друга двумя ученными Джеймсом Джоулем (в 1841) и Эмилием Ленцом (в 1842), поэтому и получил двойное название. Так вот этот закон количественно описывает тепловое действие электрического тока протекающего через проводник.

    Если выразить его через плотность тока получится такая формула:

    Тепловое воздействие электрического тока протекающего через проводник

    Расшифровка: w – мощность выделения тепла в единице объема, вектор j – плотность тока через проводник измеряется в Амперах на мм2. Для медного провода принимают от 6 до 10 А на миллиметр площади, где 6 – рабочая плотность, а 10 кратковременная. вектор E – напряженность электрического поля. σ – проводимость среды.

    Так как проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: σ=1/R

    Если выразить закон Джоуля-Ленца через количество теплоты в интегральной форме, то:

    Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме
    Закон Джоуля-Ленца

    Таким образом, dQ – количество теплоты, которое выделится за промежуток времени dt в цепи, где протекает ток I, через проводник сопротивлением R.

    То есть количество тепла прямо пропорционально току и сопротивлению. Чем больше ток и сопротивление – тем больше выделяется тепла. Это опасно тем, что в определенный момент количество тепла достигнет такого значения, что у проводов плавится изоляция. Вы могли замечать, что провода дешевых кипятильников ощутимо теплеют во время работы, это оно и есть.

    Если выделяется мощность на кабеле, значит, падает и напряжение на его концах, подключенных к нагрузке.

    В калькуляторах для расчета сечений кабеля, обычно задаются такие параметры:

    • ток или мощность нагрузки;

    • длина линии;

    • допустимое падение напряжения (обычно в процентах);

    Чем больше сопротивление – тем больше упадет напряжение и нагреется кабель, поскольку на нем выделится мощность (P=UI, где U падение напряжения на кабеле, I – ток, протекающий через него).

    Все расчеты свелись к току и сопротивлению. Сопротивление проводника вычисляется по формуле:

    Сопротивление проводника

    Здесь: ρ (ро) – удельное сопротивление, l – длина кабеля, S – площадь поперечного сечения.

    Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений можно определить из таблицы.

    Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений

    В проводке в основном используются алюминий и медь. У меди сопротивление 1.68*10-8 Ом*мм2/м., а у аллюминия в 1.8 раза больше чем у меди, равняется 2.82*10-8 Ом*мм2/м. Это значит, что алюминиевый провод нагреется почти в 2 раза сильнее, чем медный при одинаковом сечении и токе. Отсюда следует, что для прокладки проводки придется покупать более толстый алюминиевый провод, к тому же жилы легко повредить.

    Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные, а применение аллюминия в проводке запрещено, разрешается только применение алюминиевых кабелей для монтажа очень мощных электроустановок, потребляющих большой ток, тогда используют провод из аллюминия сечением больше 16 мм2 (смотрите - Почему алюминиевый кабель нельзя использовать в электропроводке)

    Как определить сопротивление провода по диаметру жилы?

    Бывают случаи, когда площадь поперечного сечения жилы не известна, поэтому можно посчитать по диаметру. Для определения диаметра монолитной жилы можно использовать штангенциркуль, если его нет, то возьмите стержень, например шариковую ручку или гвоздь, намотайте плотно 10 витков провода на него, и измерьте линейкой длину получившейся спирали, разделив эту длину на 10 – вы получите диаметр жилы.

    Определение сопротивления провода по диаметру жилы

    Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.

    Многожильный провод

    Дальше считают поперечное сечение по этой формуле:

    Поперечное сечение

    И вновь возвращаются к этой формуле для расчета сопротивления провода:

    Формула для расчета сопротивления провода

    Как определить необходимую площадь сечения провода?

    Самый простой вариант – определить площадь сечения жил по таблице. Он подходит для расчета не слишком длинных линий проложенных в нормальных условиях (с нормальной температурой окружающей среды). Также так можно подобрать провод для удлинителя. Обратите внимание, что в таблице указаны сечения при определенном токе и мощности в однофазной и трёхфазной сети для аллюминия и меди.

    Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока

    При расчете длинных линий (больше 10 метров) такой таблицей лучше не пользоваться. Нужно провести расчеты. Быстрее всего воспользоваться калькулятором. Алгоритм расчета такой:

    Берут допустимые потери по напряжению (не более 5%), это значит что при напряжении в сети 220В и допустимым потерям напряжения в 5% на кабеле падение напряжения (от конца до конца) не должно превышать:

    5%*220=11В.

    Теперь, зная ток, который будет протекать, мы может вычислить сопротивление кабеля. В двух проводной линии сопротивление умножают на 2, так как ток течет по двум проводам, при линии длиной в 10м, общая длина проводников – 20м.

    Отсюда по вышеприведенным формулам вычисляют необходимое поперечное сечение кабеля.

    Вы можете сделать это автоматически со своего смартфона, с помощью приложений «Мобильный электрик» и electroDroid. Только в калькуляторе задается не общая длина проводов, а именно длина линии от источника питания к приемнику электричества.

    Подборка статей о том, как правильно выбрать кабель ддля квартиры или дома:

    Виды электрических каблей и их различие

    Какой кабель лучше - гибкий или жесткий

    Важные технические характеристики кабелей и проводов

    Как узнать каую мощность выдерживает кабель или провод

    Как правильно выбрать сечение кабеля - советы проектировщика

    Заключение

    Правильно рассчитанная проводка это уже 50% залог её успешного функционирования, вторая половина зависит от правильности монтажа. Следует учитывать все особенности проводки, максимальную потребляемую мощность всеми потребителями. При этом введите запас по допустимому току на 20-40% «на всякий случай».

    Алексей Бартош





    Поделитесь этой статьей с друзьями:


    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как узнать какую мощность выдерживает кабель или провод
  • Как определить поперечное сечение провода
  • Как рассчитать кабель для удлинителя
  • Медь или алюминий - что выгоднее?
  • Тепловое действие тока, плотность тока и их влияние на нагрев проводников
  • Как выбрать сечение кабеля - советы проектировщика
  • Как правильно выбрать провода для электропроводки и сделать предохранитель
  • Падение напряжения в проводах - откуда оно берётся и как его посчитать
  • Выбор сечения кабеля для квартиры, дома, дачи
  • От чего зависит длительно допустимый ток кабеля
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Электричество в доме

    Уроки для электриков, Сечение кабеля, Ремонт электропроводки, Электрические кабели, Электрические провода, Ток провода, Расчет кабеля

      Комментарии:

    #1 написал: Евгений | [цитировать]

    Спасибо! Четко, ясно и все в тему! Редкость в наше время...

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей | [цитировать]

    Удельное сопротивление в таблице приведено в единицах СИ, т.е. Ом*м2/м=Ом*м

    Для расчетов удобнее использовать значение 0,017 Ом*мм2/м

      Комментарии:

    #3 написал: Паша | [цитировать]

    Сопротивление провода является функцией трех параметров: длины, площади сечения и материала. Сопротивление провода прямо пропорционально его длине. То есть, если два провода изготавливаются из одного и того же материала и имеют одинаковую толщину, а длина первой проволоки в два раза больше длины второй, то она имеет почти вдвое большее сопротивление. Сопротивление обратно пропорционально толщине. Таким образом, если два провода имеют одинаковую длину и сделаны из одного и того же материала, но вдвое больше площади поперечного сечения, как и другие, последний имеет в два раза большее сопротивления, в отличие от первого. Чтобы найти электрическое сопротивление провода или сопротивление неметаллического предмета, мы должны знать удельное сопротивление материала провода (часть). Удельное электрическое сопротивление (внутри контура) куска материала с заданными размерами при заданной температуре.

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото