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.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

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: 115929
Комментарии к статье: 15


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


Правильный выбор сечения проводов и кабелей является важным аспектом в проектировании систем электроснабжения. Неправильно выбранный размер провода может привести к перегрузке системы, перегреву проводов и даже возгоранию. Один из ключевых факторов, который нужно учитывать при выборе сечения провода, является сила тока.

В данной статье мы рассмотрим зависимость площади сечения проводов и кабелей от силы тока и процесс расчета необходимого сечения кабеля для обеспечения безопасной и эффективной работы систем электроснабжения.

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

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Электричество в доме

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



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
  • Как правильно выбрать провода для электропроводки и сделать предохранитель
  • Тепловое действие тока, плотность тока и их влияние на нагрев проводников
  • Медь или алюминий - что выгоднее?
  • Как выбрать сечение кабеля - советы проектировщика
  • Падение напряжения в проводах - откуда оно берётся и как его посчитать
  • Можно ли электрический кабель большего сечения соединить с меньшим?
  • Выбор сечения кабеля для квартиры, дома, дачи
  • 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 |

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

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей |

    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 |

    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.

      Комментарии:

    #4 написал: Константин |

    Интересная статья. Объясняет многое. Так держать!

      Комментарии:

    #5 написал: Николай |

    Может вводить в заблуждения тех, кто ищет как верно. Например, на подключение розеток положено минимум 2,5мм по меди, вне зависимости от темы статьи. Ну и т.д то же самое. Поэтому незачет не упомянуть это. 

      Комментарии:

    #6 написал: Опытный электрик |

    Отличная статья, которая поможет многим людям понять, как правильно рассчитывать необходимое сечение проводов и кабелей для электрических сетей. Это особенно важно при проведении электромонтажных работ, так как правильный расчет площади сечения кабеля может существенно повысить надежность и безопасность электроустановки. Статья содержит подробную информацию о зависимости площади сечения проводов от силы тока, а также о том, как правильно расчитывать необходимое сечение кабеля в зависимости от его длины и материала проводника. Кроме того, статья содержит примеры расчета, которые помогут читателю лучше понять, как все это работает на практике. Очень рекомендую эту статью всем, кто занимается электромонтажными работами, а также всем, кто хочет лучше понимать принципы работы электрических сетей.

      Комментарии:

    #7 написал: Эдуард |

    Правильный расчет сечения проводов и кабелей является важным аспектом при проектировании и монтаже электрооборудования. Недостаточное сечение провода может привести к перегреву и выходу из строя оборудования, а также к пожару. В то же время, излишне крупный кабель может стать излишней затратой на материалы и установку. Правильный расчет сечения провода должен учитывать не только силу тока, но также и длину линии, материал провода, условия эксплуатации и т.д. Оптимальное сечение провода можно рассчитать по таблицам, но в каждом конкретном случае рекомендуется обращаться к профессиональным электрикам для получения консультаций и советов.

      Комментарии:

    #8 написал: А-т Аминов |

    В разделе: Что влияет на допустимый ток через кабель?- указываетсяся на то что: ...чем больше сопротивление тем больше упадёт напряжение и нагреется кабель... Думаю это не так. Сопротивление спирали электроплиты, меньше чем сопротивление электролампы освещения в квартире, а потребляемая мощность у электроплиты больше, а значит и нагрузка на провода больше и нагрев подводящих проводов сильнее. Ведь если у электроплиты мощность 1800 Ватт, а у лампы накаливания 100 Ватт, то сопротивление у лампы больше чем у электроплиты. Это легко проверяется тестером в режиме измерения электрического сопротивления на 200 Ом.
      Комментарии:

    #9 написал: Vintik |

    Класс ! = Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные =

      Комментарии:

    #10 написал: Vintik |

    А-т Аминов,
    Изучите физику - в лампе вольфрам (который вы измеряете ХОЛОДНЫЙ) и сечение провлоки в лампе (почти 0,2) а в плитке ... Ну вобщем повышаейте образование!

      Комментарии:

    #11 написал: ВлА |

    Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.. Сечение, расчитанное по такому общему диаметру не будет равным сумме сечений каждой каждой проволочки, поэтому- Для определения общего СЕЧЕНИЯ многопроволочной жилы, измерьте СЕЧЕНИЕ каждой жилы и умножьте на их количество

      Комментарии:

    #12 написал: Николай |

    Площадь сечения проводов и кабелей зависит от силы тока, который будет через них проходить. Чем больше ток, тем больше должно быть сечение, чтобы обеспечить безопасную передачу электричества. Расчет необходимого сечения кабеля осуществляется на основе двух основных факторов: максимальной силы тока, которая будет через кабель, и длины кабеля. Используя данные о максимальной силе тока и длине, можно определить минимально допустимое сечение кабеля, чтобы избежать перегрева и потерь энергии. Существуют таблицы и формулы для расчета сечения, учитывающие материал кабеля, температурные условия и коэффициенты безопасности. Важно соблюдать электрические нормы и стандарты при выборе сечения кабеля, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу электрической сети. Если вы не уверены в расчетах, лучше обратиться к квалифицированному электрику для помощи и консультации.

      Комментарии:

    #13 написал: Павел |

    Площадь сечения провода зависит от силы тока. Чем больше сила тока, тем больше должно быть сечение провода. Также необходимо учитывать материал провода (медь или алюминий) и напряжение в сети. Расчет необходимого сечения кабеля производится по формуле: S = (I / 1.27) ^ 2 * r, где S - площадь сечения провода в мм2, I - сила тока в амперах, r - удельное сопротивление материала провода (для меди - 0,01724 Оммм2/м, для алюминия - 0,0265 Оммм2/м). После расчета площади сечения провода нужно выбрать ближайший стандартный размер провода. Например, если расчетное сечение равно 1,5 мм2, то нужно выбрать провод сечением 1,5 или 2,5 мм2.

      Комментарии:

    #14 написал: Сергей |

    Чем отличается кабельная продукция? Во-первых, это материал, из которого изготовлен провод или кабель. Кабельная продукция может быть изготовлена из меди, алюминия или стали. Медные провода и кабели обладают большей проводимостью и долговечностью, чем алюминиевые. Во-вторых, это сечение провода или кабеля. Сечение провода измеряется в квадратных миллиметрах и показывает площадь поперечного сечения провода. Чем больше сечение провода, тем большую нагрузку он может выдержать. В-третьих, это изоляция провода или кабеля. Изоляция защищает провод от воздействия окружающей среды и предотвращает короткое замыкание. Основные характеристики кабельной продукции: напряжение - определяет, какое напряжение может выдержать кабель или провод, сечение - определяет, какую нагрузку может выдержать кабель или провод, изоляция - защищает провод от короткого замыкания и воздействия окружающей среды.  

      Комментарии:

    #15 написал: Андрей |

    Вначале все подробно описано, а после расчёта падения напряжения какбут-то вырвали кусок текста. Не понятно, зачем умножать сопртивление на 2 если считать по формулам? По формулам всё должно и так получиться! И где же пример расчёта?

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 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.