Как найти сечение провода формула по сопротивлению

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

• Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
• Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

• 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 BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

• Суммарная мощность всех приборов.
• Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
• ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
• Материал проводника: медь или алюминий.
• Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) · Кс · Кз,

где P₁, P₂ и т. д. – мощность подключаемых приборов, К_с – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, К_з – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. К_с определяется так:

• для двух одновременно включенных приборов – 1;
• для 3-4 – 0,8;
• для 5-6 – 0,75;
• для большего количества – 0,7.

К_з в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм².

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

• L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
• ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм²·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
• I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · К_с) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, К_с – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм².

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм². Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

I = (P · К_с) / (U · cos ϕ).

Для трехфазной сети используется другая формула:

I=P/(U√3cos φ),

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

I = (P · К_с) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм². У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r² = 3,14 · (1,5/2)² = 1,8 мм², что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм². У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

S = π · r² = 3,14 · (4,5/2)² = 15,89 мм².

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

На первый взгляд может показаться, что эта статья из рублики «Электрику на заметку».
С одной стороны, а почему бы и нет,
с другой — так ведь и нам, пытливым электронщикам, иногда нужно рассчитать сопротивление обмотки катушки индуктивности, или
самодельного нихромового резистора, да и чего уж там греха таить — акустического кабеля для высококачественной звуковоспроизводящей
аппаратуры.

Формула тут совсем простая R = p*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а p — удельное сопротивление
материала, поэтому расчёты эти можно провести самостоятельно, вооружившись калькулятором и Ля-минорной мыслью, что все собранные
данные надо привести к системе СИ.

Ну а для нормальных пацанов, решивших сберечь своё время и не нервничать по пустякам, нарисуем незамысловатую таблицу.

ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЁТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Материал проводника
Диаметр проводника (мм)
Длина проводника
Сопротивление проводника R (Ом)
Площадь сечения проводника S (мм2)
Удельное сопротивление материала p (Ом•мм2/м)

Страница получилась сиротливой, поэтому помещу-ка я сюда таблицу для желающих связать своё время с прокладкой
электропроводки, подключить мощный источник энергопотребления, либо просто посмотреть в глаза электрику Василию
и, «похлёбывая из котелка» задать справедливый вопрос: «А почему, собственно? Может разорить меня решил? Зачем мне тут четыре
квадрата из бескислородной меди для двух лампочек и холодильника? Из-за чего, собственно?»

И расчёты эти мы с вами сделаем не от вольного и, даже не в соответствии с народной мудростью, гласящей, что
«необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, делённому на 10», а в строгом соответствии нормативными
документами Минэнерго России по правилам устройства электроустановок.
Правила эти игнорируют провода, сечением, меньшим 1,5 мм². Проигнорирую их и я, а за компанию и алюминиевые,
в силу их вопиющей архаичности.
Итак.

РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

Напряжение питания
Максимальная мощность нагрузки (кВт)
Длина проводов (м)
Тебуемое сечение провода (мм2)
Значение силы тока в проводе (А)
Сопротивление провода с учетом длины (Ом)
Мощность потерь на проводе (Вт)
Напряжение на нагрузке (В)

Потери в проводниках возникают из-за ненулевого значения их сопротивления, зависящего от длины провода.
Значения мощности этих потерь, выделяемых в виде тепла в окружающее пространство, приведены в таблице.
В итоге к потребителю энергии на другом конце провода напряжение доходит в несколько урезанном виде — меньшим, чем
оно было у источника. Из таблицы видно, что к примеру, при напряжении в сети 220 В и 100 метровой длине провода, сечением 1,5мм²,
напряжение на нагрузке, потребляющей 4 кВт, окажется не 220, а 199 В.

Хорошо, это или плохо?
Для каких-то приборов — безразлично, какие-то работать будут, но при пониженной мощности, а какие-то взбрыкнут и пошлют Вас к
едрене фене вместе с вашими длинными проводами и умными таблицами.

Поэтому Минэнерго — минэнергой, а собственная голова не повредит ни при каких обстоятельствах. Если ситуация складывается подобным
примеру образом — прямая дорога к выбору проводов, большего сечения.

Электрический проводник
Расчет параметров

Электрические свойства проводника в большой степени зависят от вещества из которого он сделан. Важнейшими являются:

• Удельное сопротивление вещества проводника [ρ], измеряется в Ом·м в международной системе единиц (СИ). Это означает, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м², изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом.
  Также довольно часто применяется внесистемная единица Ом·мм²/м.
  1 Ом·мм²/м = 10 −6 Ом·м
• Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в Кельвин в минус первой степени K −1 . Это величина, равная относительному изменению удельного ⁄ электрического сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. Расчет удельного сопротивления ρ_t при произвольной температуре t производится по классической формуле (1):

ρ_t — удельное сопротивление при температуре t
t — температура
ρ₂₀ — удельное сопротивление при температуре 20°C
α — температурный коэффициент сопротивления
Формула применима в небольшом диапазоне температур: от 0 до 100 °C. Вне этого диапазона или для точных результатов применяют более сложные вычисления.

Ниже приведена таблица наиболее популярных металлов для изготовления проводников, с их удельными сопротивлениями и температурными коэффициентами электрического сопротивления. Данные таблицы взяты из различных источников. Следует обратить внимание на то, что и удельное сопротивление проводника, и его температурный коэффициент электрического сопротивления зависят от чистоты металла, а в случае сплавов (сталь) могут существенно отличаться от марки к марке.

Таблица 1
Металл	Удельное сопротив ление [ρ] при t = 20 °C, Ом·мм²/м	Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], K −1
Медь	0.0175	0.0043
Алюминий	0.0271	0.0039
Сталь	0.125	0.006
Серебро	0.016	0.0041
Золото	0.023	0.004
Платина	0.107	0.0039
Магний	0.044	0.0039
Цинк	0.059	0.0042
Олово	0.12	0.0044
Вольфрам	0.055	0.005
Никель	0.087	0.0065
Никелин	0.42	0.0001
Нихром	1.1	0.0001
Фехраль	1.25	0.0002
Хромаль	1.4	0.0001

Программа КИП и А при вычислении свойств электрического проводника оперирует со следующими входными ⁄ выходными параметрами и их единицами измерения:

• Вещество, из которого изготовлен проводник (Смотрите таблицу 1)
• Длина проводника. мм, см, м, км, дюймы, футы, ярды
• Температура проводника. °C, °F
• Диаметр проводника. мм
• Сечение проводника. мм², kcmil
  kcmil — тысяча круговых мил = 0.5067 мм²
• Сопротивление проводника. Ом, кОм, МОм

Ниже, на рисунках представлены скриншоты модулей программы КИП и А по расчету параметров проводника.

Расчет сопротивления электрического проводника

Сопротивление электрического проводника рассчитываем по формуле:

R = ρ * L / S

• R — сопротивление электрического проводника
• ρ — удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t — 20)]
  • ρ₂₀ — удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t — температура проводника
  • α — температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)
• L — длина электрического проводника
• S — сечение электрического проводника

Расчет длины электрического проводника

Длину электрического проводника рассчитываем по формуле:

L = R * S / ρ

• L — длина электрического проводника
• R — сопротивление электрического проводника
• S — сечение электрического проводника
• ρ — удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t — 20)]
  • ρ₂₀ — удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t — температура проводника
  • α — температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)

Расчет сечения электрического проводника

Минимальное сечение электрического проводника при допустимых потерях напряжения рассчитываем по формуле:

S = I * ρ * L / ΔU

• S — сечение электрического проводника
• I — сила тока в электрической цепи
• L — длина электрического проводника
  при двухпроводной линии, длина проводника (значение L) удваивается
• ΔU — допустимые потери напряжения
• ρ — удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t — 20)]
  • ρ₂₀ — удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t — температура проводника
  • α — температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)

Источник

Как подобрать и правильно рассчитать сечение кабеля

Как подобрать кабель для подключения бытовых приборов самостоятельно, обеспечив безопасность проводки, и при этом не переплатив? Чем руководствоваться при выборе и как рассчитать сечение кабеля для группы потребителей? Об этом вы сможете узнать из данной статьи.

Сечение кабеля — это площадь поперечного сечения токоведущей жилы. В большинстве случаев срез жилы кабеля круглый, и площадь его сечения можно вычислить по формуле площади круга. Но, учитывая многообразие форм кабелей, для описания его главной физической характеристики применяется не линейный размер, а именно величина площади поперечного сечения. Данная характеристика во всех странах стандартизирована. В нашей стране она регулируется ПУЭ «Правила устройства электроустановок» .

Для чего необходимо подбирать сечение кабеля

Правильный подбор сечения кабеля — это, прежде всего, ваша безопасность. В случае если кабель не выдерживает токовую нагрузку, происходит его перегрев, оплавление изоляции, и, как результат, может возникнуть короткое замыкание и пожар.

Как же подобрать кабель нужного сечения, при этом избежав случаев, когда при одновременном включении нескольких приборов появляется запах плавящейся изоляции, и не переплачивать лишние деньги, используя провода с большим запасом?

Для электроснабжения жилых помещений применяются два основных вида кабелей: медные и алюминиевые. Медь более дорогой материал, по сравнению с алюминием. Но в современной проводке предпочтение отдается именно ей. Алюминий обладает более высоким внутренним сопротивлением и является хрупким металлом, который быстро окисляется. Медь — гибкий материал, менее склонный к окислению. В последнее время алюминиевые кабели применяются исключительно для восстановления проводки в постройках советских времен.

Для предварительного подбора необходимого сечения медного кабеля принято считать, что кабель сечением 1 мм² может пропустить через себя электрический ток до 10 А. Однако далее вы убедитесь, что такое соотношение годится исключительно для подбора сечения «на глаз», и справедливо для сечений не более 6 мм² (пользуясь предложенным соотношением, ток до 60 А). Электрического кабеля такого сечения вполне достаточно для ввода фазы в стандартную трехкомнатную квартиру.

Большинство электриков применяют кабели следующих сечений для подвода электричества к внутридомовым потребителям:

• 0,5 мм² — точечные светильники;
• 1,5 мм² — основное освещение;
• 2,5 мм² — розетки.

Однако это приемлемо для бытового потребления, при условии, что каждый электроприбор запитан от своей розетки, без использования двойников, тройников и удлинителей.

Более правильным будет при подборе кабеля воспользоваться специальными таблицами, которые позволяют подобрать сечение, исходя из известной мощности электроприбора (кВт), либо по токовой нагрузке (А). Токовая нагрузка в данном случае является более важной характеристикой, поскольку нагрузка в амперах всегда указывается на одну фазу, тогда как при однофазном потреблении (220 В) нагрузка в киловаттах будет указываться по одной фазе, а при трехфазном — суммарно по всем трем фазам.

При подборе сечения кабеля необходимо учитывать тип проводки: наружная или скрытая. Это связанно с тем, что при скрытой проводке теплоотдача провода уменьшается, в следствие чего происходит более интенсивный нагрев кабеля. Потому для скрытой проводки применяются кабели с площадью поперечного сечения примерно на 30% больше, чем при открытой.

Источник

Удельное электрическое сопротивление проводников

При проектировании электрических сетей в квартирах или частных домах в обязательном порядке выполняется расчет сечения проводов и кабелей. Для проведения вычислений используются такие показатели, как значение потребляемой мощности и сила тока, которая будет проходить по сети. Сопротивление не принимается в расчет из-за малой протяженности кабельных линий. Однако этот показатель необходим при большой длине ЛЭП и перепадах напряжения на разных участках. Особое значение имеет сопротивление медного провода. Такие провода все чаще используются в современных сетях, поэтому их физические свойства должны обязательно учитываться при проектировании.

Падение напряжения на проводе

Статья будет конкретная, с теоретическими выкладками и формулами. Кому не интересно, что откуда и почему, советую перейти сразу к Таблице 2 – Выбор сечения провода в зависимости от тока и падения напряжения.

И ещё – расчет потерь напряжения на длинной мощной трехфазной кабельной линии. Пример расчета реальной линии.

Итак, если взять неизменной мощность, то при понижении напряжения ток должен возрастать, согласно формуле:

P = I U. (1)

При этом падение напряжения на проводе (потери в проводах) за счет сопротивления рассчитывается, исходя из закона Ома:

U = R I. (2)

Из этих двух формул видно, что при понижении питающего напряжения потери на проводе возрастают. Поэтому чем ниже питающее напряжение, тем большее сечение провода нужно использовать, чтобы передать ту же мощность.

Для постоянного тока, где используется низкое напряжение, приходится тщательно подходить к вопросу сечения и длины, поскольку именно от этих двух параметров зависит, сколько вольт пропадёт зря.

Расчет сопротивления

Сегодня все сделано для человека. И даже такой простой расчет можно сделать несколькими способами. Есть простые, есть сложные. Начнем с простых.

Первый вариант табличный. В чем его простота? К примеру, таблица на нижнем рисунке.

Здесь все четко показано и взаимосвязано. Зная определенные размеры медного провода, можно определить его сопротивление и силу тока, которую провод может выдержать. Или, наоборот, имея в наличие показатели сопротивления или силы (плотность) тока, которые, кстати, можно определить мультиметром, можно легко определить сечение или диаметр проводника. Данный вариант самый удобный, таблицы можно найти в свободном доступе в интернете.

Второй способ определения – с помощью калькулятора (онлайн). Таких интернетовских приспособлений великое множество, работать с ними удобно и легко. Можно в такой калькулятор вставлять физические величины медного проводника и получать размерные показатели, или, наоборот. Правда, основная масса таких калькуляторов в своей программе имеет одно стандартное значение – это удельное сопротивление меди, равное 0,0172 Ом·мм²/м.

И самый сложный вариант расчета – это провести его своими руками, используя формулу. Вот она: R=pl/S, где:

• р – это то самое удельное сопротивление меди;
• l – длина медного провода;
• S – его сечение.

Хотелось бы отметить, что медь обладает одним из самых низких удельных сопротивлений. Ниже него только серебро – 0,016.

Определить сечение проводника можно через формулу, где основным параметром является его диаметр. А вот определить диаметр можно разными способами, кстати, такая статья на нашем сайте есть, можете прочитать и получить полную и достоверную информацию.

Сопротивление медного провода постоянному току

Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ, которое измеряется в Ом·мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм².

Сопротивление того же куска медного провода длиной 1 м рассчитывается по формуле:

R = (ρ l) / S, где (3)

R – сопротивление провода, Ом,

ρ – удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,

l – длина провода, м,

S – площадь поперечного сечения, мм².

Сопротивление медного провода равно 0,0175 Ом·мм²/м, это значение будем дальше использовать при расчетах.

Не факт, что производители медного кабеля используют чистую медь “0,0175 пробы”, поэтому на практике всегда сечение берется с запасом, а от перегрузки провода используют защитные автоматы, тоже с запасом.

Из формулы (3) следует, что для отрезка медного провода сечением 1 мм² и длиной 1 м сопротивление будет 0,0175 Ом. Для длины 1 км – 17,5 Ом. Но это только теория, на практике всё хуже.

Ниже приведу табличку, рассчитанную по формуле (3), в которой приводится сопротивление медного провода для разных площадей сечения.

Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади сечения

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10
R для 1м	0,035	0,023333	0,0175	0,011667	0,007	0,004375	0,002917	0,00175
R для 100м	3,5	2,333333	1,75	1,166667	0,7	0,4375	0,291667	0,175

Сопротивление медного кабеля

Несмотря на то, что медь – один из лучших проводников электричества, она обладает сопротивлением. Оно незначительно – поэтому, например, при прокладке трасс небольшой длины (например, в квартире) им можно пренебречь.

Однако при прокладке трасс большой длины сопротивление медного кабеля имеет решающее значение – поскольку никому не хочется получить на «выходе» значительно меньшее напряжение, чем на «входе».

Сопротивление жилы медного кабеля

Существует три способа узнать сопротивление жилы медного кабеля – получить его из таблицы, рассчитать или же измерить специальным прибором (омметром). Первый вариант наиболее прост, но при этом не слишком точен. Таблицы, в которых указывается номинальное электросопротивление токоведущих жил медного кабеля в расчёт на 1 км длины, приведены в ГОСТ 22483-2012.

Дело в том, что табличные величины сопротивления указываются для кабелей определённого сечения и с определённым составом проводника. На практике же выясняется, что состав медного сплава может отличаться от нормативов. Особенно если речь заходит о некачественных, бюджетных кабелях.

Второй способ получения сопротивления медного кабеля – расчёт по формуле. Потребуется указать следующие значения:

• Удельное сопротивление меди ρ, которое варьируется в зависимости от процентного содержания меди в сплаве от 0,01724 до 0,018 Ом×мм²/м;
• Длину медного кабеля в метрах;
• Сечение кабеля S в мм².

Далее используется следующая формула:

Полученное сопротивление R– это сопротивление всего проводника на произвольную длину. Так что этой формулой удобно пользоваться при расчётах как длинных, так и коротких линий.

Якорь И третий вариант – это измерить сопротивление проводника самостоятельно. Он наиболее точен, поскольку показывает фактическое значение. Тем не менее, главный минус этого способа заключается в трудоёмкости.

Измерение электросопротивления токоведущих жил производится одинарным, двойным или одинарно-двойным мостом с постоянным напряжением. Конкретная методика и принципиальные схемы описываются ГОСТ 7229-76.

Сопротивление изоляции кабелей медных

Измерение сопротивления изоляции кабелей с медными токоведущими жилами является частью испытаний кабельных линий. Эти процедуры проводятся при положительной температуре окружающего воздуха.

Дело в том, что в изоляции кабеля могут находиться микрокапли влаги. При отрицательных температурах они замерзают. Кристаллы льда, в свою очередь, являются диэлектриками, то есть ток они не проводят. И, как следствие, измерения медных кабелей при отрицательной температуре не выявят наличия вкраплений влаги в изоляции.

Для измерения сопротивления изоляции используется мегаомметр. Нормативы подразумевают, что его погрешность должна составлять не более 0,2%. Так, одним из допускаемых соответствующим госреестром устройств является SonelMIC-2500 – гигаомметр, предназначенный для измерения сопротивления изоляции, степени её увлажнённости и старения.

В общем виде процедура измерения сопротивления изоляции медных кабелей проводится следующим образом:

1. С кабеля снимается напряжение. Его отсутствие проверяется специальным устройством;
2. Устанавливается испытательное заземление на стороне, где проводится измерение;
3. Жилы с другой стороны разводятся на значительное расстояние друг от друга;
4. На каждую жилу подаётся напряжение. На кабели с изоляцией из бумаги, ПВХ, полимеров и резины подаётся постоянное напряжение, а на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена – переменное;
5. В течение одной минуты замеряется сопротивление изоляции.

Измерение проходит следующим образом:

• Предположим, измеряется сопротивление изоляции жилы «А»;
• Тогда испытательное заземление подключается к жилам «В» и «С»;
• Один конец мегаомметра подключается к жиле «А», второй – к заземляющему устройству («земле»).

Стоит отметить, что конкретная методика измерения зависит от типа кабеля – низковольтный силовой, высоковольтный силовой, контрольный. Вышеприведённый алгоритм имеет общий характер.

Расчет падения напряжения на проводе для постоянного тока

Теперь по формуле (2) рассчитаем падение напряжения на проводе:

U = ((ρ l) / S) I , (4)

То есть, это то напряжение, которое упадёт на проводе заданного сечения и длины при определённом токе.

Вот такие табличные данные будут для длины 1 м и тока 1А:

Таблица 1. Падение напряжения на медном проводе 1 м разного сечения и токе 1А:

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	8	10
U, B	0,0350	0,0233	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0022	0,0018

Эта таблица не очень информативна, удобнее знать падение напряжения для разных токов и сечений. Напоминаю, что расчеты по выбору сечения провода для постоянного тока проводятся по формуле (4).

Таблица 2. Падение напряжения при разном сечении провода (верхняя строка) и токе (левый столбец). Длина = 1 метр

S,мм² I,A	1	1,5	2,5	4	6	10	16	25
1	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0018	0,0011	0,0007
2	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0058	0,0035	0,0022	0,0014
3	0,0525	0,0350	0,0210	0,0131	0,0088	0,0053	0,0033	0,0021
4	0,0700	0,0467	0,0280	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0028
5	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0146	0,0088	0,0055	0,0035
6	0,1050	0,0700	0,0420	0,0263	0,0175	0,0105	0,0066	0,0042
7	0,1225	0,0817	0,0490	0,0306	0,0204	0,0123	0,0077	0,0049
8	0,1400	0,0933	0,0560	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0056
9	0,1575	0,1050	0,0630	0,0394	0,0263	0,0158	0,0098	0,0063
10	0,1750	0,1167	0,0700	0,0438	0,0292	0,0175	0,0109	0,0070
15	0,2625	0,1750	0,1050	0,0656	0,0438	0,0263	0,0164	0,0105
20	0,3500	0,2333	0,1400	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0140
25	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0729	0,0438	0,0273	0,0175
30	0,5250	0,3500	0,2100	0,1313	0,0875	0,0525	0,0328	0,0210
35	0,6125	0,4083	0,2450	0,1531	0,1021	0,0613	0,0383	0,0245
50	0,8750	0,5833	0,3500	0,2188	0,1458	0,0875	0,0547	0,0350
100	1,7500	1,1667	0,7000	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0700

Какие пояснения можно сделать для этой таблицы?

1. Красным цветом я отметил те случаи, когда провод будет перегреваться, то есть ток будет выше максимально допустимого для данного сечения. Пользовался таблицей, приведенной у меня на СамЭлектрике: Выбор площади сечения провода.

2. Синий цвет – когда применение слишком толстого провода экономически и технически нецелесообразно и дорого. За порог взял падение менее 1 В на длине 100 м.

Как пользоваться таблицей выбора сечения?

Пользоваться таблицей 2 очень просто. Например, нужно запитать некое устройство током 10А и постоянным напряжением 12В. Длина линии – 5 м. На выходе блока питания можем установить напряжение 12,5 В, следовательно, максимальное падение – 0,5В.

В наличии – провод сечением 1,5 квадрата. Что видим из таблицы? На 5 метрах при токе 10 А потеряем 0,1167 В х 5м = 0,58 В. Вроде бы подходит, учитывая, что большинство потребителей терпит отклонение +-10%.

Но. ПрОвода ведь у нас фактически два, плюс и минус, эти два провода образуют кабель, на котором и падает напряжение питания нагрузки. И так как общая длина – 10 метров, то падение будет на самом деле 0,58+0,58=1,16 В.

Иначе говоря, при таком раскладе на выходе БП 12,5 Вольт, а на входе устройства – 11,34. Этот пример актуален для питания светодиодной ленты.

И это – не учитывая переходное сопротивление контактов и неидеальность провода (“проба” меди не та, примеси, и т.п.)

Поэтому такой кусок кабеля скорее всего не подойдет, нужен провод сечением 2,5 квадрата. Он даст падение 0,7 В на линии 10 м, что приемлемо.

А если другого провода нет? Есть два пути, чтобы снизить потерю напряжения в проводах.

1. Надо размещать источник питания 12,5 В как можно ближе к нагрузке. Если брать пример выше, 5 метров нас устроит. Так всегда и делают, чтобы сэкономить на проводе.

2. Повышать выходное напряжение источника питания. Это черевато тем, что с уменьшением тока нагрузки напряжение на нагрузке может подняться до недопустимых пределов.

Например, в частном секторе на выходе трансформатора (подстанции) устанавливают 250-260 Вольт, в домах около подстанции лампочки горят как свечи. В смысле, недолго. А жители на окраине района жалуются, что напряжение нестабильное, и опускается до 150-160 Вольт. Потеря 100 Вольт! Умножив на ток, можно вычислить мощность, которая отапливает улицу, и кто за это платит? Мы, графа в квитанции “потери”.

Источник

Говорят,
что
в
своё
время
между
Эдисоном
и
Тесла
проходило
соперничество
–
какой
ток
выбрать
для
передачи
на
большие
расстояния
–
переменный
или
постоянный?
Эдисон
был
за
то,
чтобы
для
передачи
электричества
использовать
постоянный
ток.
Тесла
утверждал,
что
переменный
ток
легче
передавать
и
преобразовывать.

Впоследствии,
как
известно,
победил
Тесла.
Сейчас
повсеместно
используется
переменный
ток,
в
России
с
частотой
50
Гц.
Такой
ток
дешевле
передавать
на
большие
расстояния.
Хотя,
есть
и
линии
электропередач
постоянного
тока
специального
применения.

А
если
использовать
высокие
напряжения
(например,
110
или
10
кВ),
то
выходит
значительная
экономия
на
проводах,
по
сравнению
с
низким
напряжением.
Об
этом
я
рассказываю
в
статье
про
то,

чем
отличается
напряжение
380В
от
220В.

Тесла
потом
пошёл
ещё
дальше
–
нашёл
способ,
как
передавать
электрический
ток
совсем
без
проводов.
Чем
вызвал
большое
недовольство
производителей
меди.
Но
это
уже
тема
совсем
другой
статьи.

Кстати,
если
Вам
интересно то,
о
чем
я
пишу и
вступайте
в группу
в
ВК!

Забегая
вперед,
скажу,
что расчет
сечения
провода
для
постоянного
тока
строится
на
двух
критериях:

1. Падение
   напряжения
   (потери)
2. Нагрев
   провода

Первый
пункт
для
постоянного
тока
наиболее
важен,
а
второй
лишь
вытекает
из
первого.

Теперь
обстоятельно,
по
порядку,
для
тех,
кто
хочет
ПОНИМАТЬ.

Падение напряжения
на
проводе

Статья
будет
конкретная,
с
теоретическими
выкладками
и
формулами.
Кому
не
интересно,
что
откуда
и
почему,
советую
перейти
сразу
к

Таблице
2
–
Выбор
сечения
провода
в
зависимости
от
тока
и
падения
напряжения.

И
ещё
–

расчет
потерь
напряжения
на
длинной
мощной
трехфазной
кабельной
линии.
Пример
расчета
реальной
линии.

Итак,
если
взять
неизменной мощность,
то
при
понижении
напряжения
ток
должен
возрастать,
согласно
формуле:

P
=
I
U.
 
 
 
(1)

При
этом
падение напряжения
на
проводе
(потери
в
проводах)
за
счет
сопротивления
рассчитывается,
исходя
из
закона
Ома:

U
=
R
I.
 
 
 
(2)

Из
этих
двух
формул
видно,
 что
при
понижении
питающего
напряжения
потери
на
проводе
возрастают.
Поэтому
чем
ниже
питающее
напряжение,
тем
большее
сечение
провода
нужно
использовать,
чтобы
передать
ту
же
мощность.

Для
постоянного
тока,
где
используется
низкое
напряжение,
приходится
тщательно
подходить
к
вопросу
сечения
и
длины,
поскольку
именно
от
этих
двух
параметров
зависит,
сколько
вольт
пропадёт
зря.

Сопротивление
медного
провода
постоянному
току

Сопротивление
провода
зависит
от
удельного
сопротивления ρ, 
которое
измеряется
в Ом·мм²/м.
Величина
удельного
сопротивления
определяет
сопротивление
отрезка
провода
длиной
1
м
и
сечением
1 мм².

Сопротивление
того
же
куска
медного
провода
длиной
1
м
рассчитывается
по
формуле:

R
=
(ρ
l)
/
S, где
 
 
 
 
 
 
 
 
(3)

R
–
сопротивление
провода,
Ом,

ρ
–
удельное
сопротивление
провода, Ом·мм²/м,

l
–
длина
провода,
м,

S
–
площадь
поперечного
сечения,
мм².

Сопротивление
медного
провода
равно 0,0175 Ом·мм²/м,
это
значение
будем
дальше
использовать
при
расчетах.

Не
факт,
что
производители
медного
кабеля
используют
чистую
медь
“0,0175
пробы”,
поэтому
на
практике
всегда
сечение
берется
с
запасом,
а
от
перегрузки
провода

используют
защитные
автоматы,
тоже
с
запасом.

Из
формулы
(3)
следует,
что
для
отрезка
медного
провода
сечением
1 мм²
и
длиной
1
м
сопротивление
будет
0,0175
Ом.
Для
длины
1
км
–
17,5
Ом.
Но
это
только
теория,
на
практике
всё
хуже.

Ниже
приведу
табличку,
рассчитанную
по
формуле
(3),
в
которой
приводится
сопротивление
медного
провода
для
разных
площадей
сечения.

Таблица
0.
Сопротивление
медного
провода
в
зависимости
от
площади
сечения

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10
R для 1м	0,035	0,023333	0,0175	0,011667	0,007	0,004375	0,002917	0,00175
R для 100м	3,5	2,333333	1,75	1,166667	0,7	0,4375	0,291667	0,175

Расчет
падения
напряжения
на
проводе для
постоянного
тока

Теперь
по
формуле
(2)
рассчитаем
падение
напряжения
на
проводе:

U
=
((ρ
l)
/
S)
I
,
 
 
 
 
 
  (4)

То
есть,
это
то
напряжение,
которое
упадёт
на
проводе
заданного
сечения
и
длины
при
определённом
токе.

Вот
такие
табличные
данные
будут
для
длины
1
м
и
тока
1А:

Таблица
1.

Падение
напряжения
на
медном
проводе
1
м
разного
сечения
и
токе
1А:

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	8	10
U, B	0,0350	0,0233	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0022	0,0018

Эта
таблица
не
очень
информативна,
удобнее
знать
падение
напряжения
для
разных
токов
и
сечений.
Напоминаю,
что
расчеты
по
выбору
сечения
провода
для
постоянного
тока
проводятся
по
формуле
(4).

Таблица
2.

Падение
напряжения
при
разном
сечении
провода
(верхняя
строка)
и
токе
(левый
столбец).

Длина
=
1
метр

S,мм² I,A	1	1,5	2,5	4	6	10	16	25
1	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0018	0,0011	0,0007
2	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0058	0,0035	0,0022	0,0014
3	0,0525	0,0350	0,0210	0,0131	0,0088	0,0053	0,0033	0,0021
4	0,0700	0,0467	0,0280	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0028
5	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0146	0,0088	0,0055	0,0035
6	0,1050	0,0700	0,0420	0,0263	0,0175	0,0105	0,0066	0,0042
7	0,1225	0,0817	0,0490	0,0306	0,0204	0,0123	0,0077	0,0049
8	0,1400	0,0933	0,0560	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0056
9	0,1575	0,1050	0,0630	0,0394	0,0263	0,0158	0,0098	0,0063
10	0,1750	0,1167	0,0700	0,0438	0,0292	0,0175	0,0109	0,0070
15	0,2625	0,1750	0,1050	0,0656	0,0438	0,0263	0,0164	0,0105
20	0,3500	0,2333	0,1400	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0140
25	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0729	0,0438	0,0273	0,0175
30	0,5250	0,3500	0,2100	0,1313	0,0875	0,0525	0,0328	0,0210
35	0,6125	0,4083	0,2450	0,1531	0,1021	0,0613	0,0383	0,0245
50	0,8750	0,5833	0,3500	0,2188	0,1458	0,0875	0,0547	0,0350
100	1,7500	1,1667	0,7000	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0700

Какие
пояснения
можно
сделать
для
этой
таблицы?

1.


Красным
цветом
я
отметил
те
случаи,
когда
провод
будет
перегреваться,
то
есть
ток
будет
выше
максимально
допустимого
для
данного
сечения.
Пользовался
таблицей,
приведенной
у
меня
на
СамЭлектрике:

Выбор
площади
сечения
провода.

2.


Синий
цвет
–
когда
применение
слишком
толстого
провода
экономически
и
технически
нецелесообразно
и
дорого.
За
порог
взял
падение
менее
1
В
на
длине
100
м.

Как
пользоваться
таблицей
выбора
сечения?

Пользоваться
таблицей
2
очень
просто.
Например,
нужно
запитать
некое
устройство
током
10А
и
постоянным
напряжением
12В.
Длина
линии
–
5
м.
На
выходе
блока
питания
можем
установить
напряжение
12,5
В,
следовательно,
максимальное
падение
–
0,5В.

В
наличии
–
провод
сечением
1,5
квадрата.
Что
видим
из
таблицы?
На
5
метрах
при
токе
10
А
потеряем 0,1167
В
х
5м
=
0,58
В.
Вроде
бы
подходит,
учитывая,
что
большинство
потребителей
терпит
отклонение
+-10%.

Но.
ПрОвода
ведь
у
нас
фактически
два,
плюс
и
минус,
эти
два
провода
образуют
кабель,
на
котором
и
падает
напряжение
питания
нагрузки.
И
так
как
общая
длина
–
10
метров,
то
падение
будет
на
самом
деле
0,58+0,58=1,16
В.

Иначе
говоря,
при
таком
раскладе
на
выходе
БП
12,5
Вольт,
а
на
входе
устройства
–
11,34.
Этот
пример
актуален
для

питания
светодиодной
ленты.

И
это
–
не
учитывая
переходное
сопротивление
контактов
и
неидеальность
провода
(“проба”
меди
не
та,
примеси,
и
т.п.)

Поэтому
такой
кусок
кабеля
скорее
всего
не
подойдет,
нужен
провод
сечением
2,5
квадрата.
Он
даст
падение
0,7
В
на
линии
10
м,
что
приемлемо.

А
если
другого
провода
нет?
Есть
два
пути,
чтобы
снизить потерю
напряжения
в
проводах.

1.
Надо
размещать
источник
питания
12,5
В
как
можно
ближе
к
нагрузке.
Если
брать
пример
выше,
5
метров
нас
устроит.
Так
всегда
и
делают,
чтобы
сэкономить
на
проводе.

2.
Повышать
выходное
напряжение
источника
питания.
Это
черевато
тем,
что
с
уменьшением
тока
нагрузки
напряжение
на
нагрузке
может
подняться
до
недопустимых
пределов.

Например,
в
частном
секторе
на
выходе
трансформатора
(подстанции)
устанавливают
250-260
Вольт,
в
домах
около
подстанции
лампочки
горят
как
свечи.
В
смысле,
недолго.
А
жители
на
окраине
района
жалуются,
что
напряжение
нестабильное,
и
опускается
до
150-160
Вольт.
Потеря
100
Вольт!
Умножив
на
ток,
можно
вычислить
мощность,
которая
отапливает
улицу,
и
кто
за
это
платит?
Мы,
графа
в
квитанции
“потери”.

Вывод
по
выбору
сечения
провода
для
постоянного
напряжения:

Чем
короче
и
толще
провод,
по
которому
течет
постоянный
ток,
тем
меньше
падение
напряжения
на
нём,
тем
лучше.
То
есть,
потеря
напряжения
в
проводах
минимальна.

Если
смотреть
на
таблицу
2,
нужно
выбирать
значения
сверху-справа,
не
переходя
в
“синюю”
зону.

Для
переменного
тока
ситуация
та
же,
но
вопрос
не
стоит
столь
остро
–
там
мощность
передается
за
счет
повышения
напряжения
и
понижения
тока.
См.
формулу
(1).

В
заключение
–
таблица,
в
которой
падение
постоянного
напряжения
задано
пределом
2%
,
а
напряжение
питания
равно
12
В.
 Искомый
параметр
–
максимальная
длина
провода.

Внимание!
Имеется
ввиду
двухпроводная
 линия,
например
кабель,
содержащий
2
провода.
То
есть,
тот
случай,
когда
через
кабель
длиной
1
м
ток
делает
путь
2
м,
туда-сюда.
Я
привёл
этот
вариант,
т.к.
он
чаще
всего
встречается
на
практике.
Для
одного
провода,
чтобы
узнать
падение
на
нём
напряжения,
надо
число
внутри
таблицы
умножить
на
2.
Спасибо
внимательным
читателям!

Таблица
3.
Максимальная
длина
провода
для
падения
постоянного
напряжения
2%.

S,мм² I,A	1	1,5	2,5	4	6	10	16	25	35	50	75	100
1	7	10,91	17,65	28,57	42,86	70,6	109,1	176,5	244,9	–	–	–
2	3,53	5,45	8,82	14,29	21,4	35,3	54,5	88,2	122,4	171,4	–	–
4	1,76	2,73	4,41	7,14	10,7	17,6	27,3	44,1	61,2	85,7	130,4	–
6	1,18	1,82	2,94	4,76	7,1	11,7	18,2	29,4	40,8	57,1	87	117,6
8	0,88	1,36	2,2	3,57	5,4	8,8	13,6	22	30,6	42,9	65,25	88,2
10	0,71	1	1,76	2,86	4,3	7,1	10,9	17,7	24,5	34,3	52,2	70,6
15	–	0,73	1,18	1,9	2,9	4,7	7,3	11,8	16,3	22,9	34,8	47,1
20	–	–	0,88	1,43	2,1	3,5	5,5	8,8	12,2	17,1	26,1	35,3
25	–	–	–	1,14	1,7	2,8	4,4	7,1	9,8	13,7	20,9	28,2
30	–	–	–	–	1,4	2,4	3,6	5,9	8,2	11,4	17,4	23,5
40	–	–	–	–	–	1,8	2,7	4,4	6,1	8,5	13	17,6
50	–	–	–	–	–	–	2,2	3,5	4,9	6,9	10,4	14,1
100	–	–	–	–	–	–	–	1,7	2,4	3,4	5,2	7,1
150	–	–	–	–	–	–	–	–	–	2,3	3,5	4,7
200	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	2,6	3,5

Наша
полторашка
по
этой
таблице
может
иметь
длину
только
1
метр.
Падать
на
ней
будет
2%,
или
0,24В.
Проверяем
по
формуле
(4)
–
всё
сходится.

Если
напряжение
выше
(например,
24
В
постоянного
тока),
то
и
длина
может
быть
соответственно
больше
(в
2
раза).

Всё
вышесказанное
относится
не
только
к
постоянному,
но
и
вообще
к
низкому
напряжению.
И
при
выборе
площади
сечения
в
таких
случаях
следует
руководствоваться
не
только
нагревом
провода,
но
и
падением
напряжения
на
нём.
Например,
при

питании
галогенных
ламп
через
понижающий
трансформатор.

Прошу
прокомментировать
статью,
у
кого
как
теория
совпадает
с
практикой?

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что необходимо знать для правильного выбора провода?

Главный показатель, из которого производится расчёт необходимого сечения провода, это его допустимая токовая нагрузка. Токовая нагрузка – это та величина тока, которую он может проводить через себя в течение продолжительного времени.

При нахождении величины номинального тока, производится расчёт мощности всех электроприборов в доме. После того, как показатель мощности будет найден, производится расчёт силы тока по следующим формулам:

Электроприбор	Мощность, Вт
LCD телевизор	140
Холодильник	300
Бойлер	2000
Пылесос	650
Утюг	1700
Электрочайник	1200
Микроволновая печь	700
Стиральная машина	2500
Компьютер	500
Освещение	500
Всего	10190

Сечение кабеля по мощности для однофазной электросети 220 В:

где

• P – мощность электрических приборов (суммарная), Вт;
• U – напряжение тока в электросети, В;
• КИ = 0.75 – коэффициент одновременности;
• cos(φ)= 1 – переменная для бытовых электроприборов.

Сечение кабеля по мощности для трёхфазной электросети 380 В:

Допустимые токовые нагрузки на провод вычисляются согласно нормативному документу ГОСТ 31996—2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

• Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
• Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что влияет на нагрев проводов

Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:

1. Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
2. Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
3. Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
4. Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
5. Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

Для определения токовых нагрузок в сетях с постоянным током берут во внимание одножильные провода. На какие нагрузки рассчитан провод, питающий лампочку 0,05 квт в фаре автомобиля? Питание бортовой сети осуществляет аккумуляторная батарея. Напряжение постоянного тока – 12 В. Ток, протекающий через провод от аккумулятора к фаре, будет равен:

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

Отсюда определяют сопротивление:

R = U/I = 12/4,15 = 2,9 Ом.

Зная удельное сопротивление меди и, приняв за максимальную длину провода L = 2 м, подставляют всё известное в формулу.

Это значит, что медный проводник должен иметь сечение:

S = (ρ*L)/R = (1,68*10-8*2)/2,9 = 1,9 мм2.

В ПУЭ есть множество таблиц, по которым можно определить токовую нагрузку однофазных и трёхфазных цепей переменного тока. Не обязательно производить математические вычисления. Достаточно оперировать известными параметрами и правильно определить сечение провода или кабеля.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

ПУЭ таблица расчета сечения кабеля по мощности и току

Позволяет выбрать сечение по максимальному току и максимальной нагрузке.

для медных проводов:

для алюминиевых проводов:

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.

При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:

I=(P1+P2+…+Pn)/220

и получаем значение общей силы тока.

Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 — номинальный вольтаж.

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

I=(P1+P2+….+Pn)/√3/380.

Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.

Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.

Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.

Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.

I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.

Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу «пяти ампер» к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:

11 А+5 А=16 А.

Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

Сечение токо-прово-дящей жилы(мм2) Ток(А), для проводов, проложенных

	Откры- то		в одной трубе
	двух одно- жильных	трех одно- жильных	четырех одно- жильных	одного двух- жильного	одного трех- жильного
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	—	—	—	—	—

Что такое УЗО в электрике: разновидности, принцип работы
Подключение двухклавишного выключателя: схемы, советы, инструкция

Формула расчета сечения кабеля по мощности

Позволяет подобрать сечение по потребляемой мощности и напряжению.

Для однофазных электрических сетей (220 В):

I = (P × K и ) / (U × cos(φ) )

где:

• cos(φ) — для бытовых приборов, равняется 1
• U — фазовое напряжение, может колебаться в пределах от 210 V до 240 V
• I — сила тока
• P — суммарная мощность всех электрических приборов
• K и — коэффициент одновременности, для расчетов принимается значение 0,75

Для 380 в трехфазных сетях:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где:

• Cos φ — угол сдвига фаз
• P — сумма мощности всех электроприборов
• I — сила тока, по которой выбирается площадь сечения провода
• U — фазное напряжение, 220V

Как выбрать сечения проводника

Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:

1. Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
2. Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
3. Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.

Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:

1. Вид и тип изоляции электрической проводки;
2. Длина участков;
3. Способы и варианты прокладки;
4. Особенности температурного режима;
5. Уровень и процент влажности;
6. Максимально возможная величина перегрева;
7. Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.

Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:

• для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
• для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
• что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².

Как подключить проходной выключатель: схемы подключения
Расчет электрического тока по мощности: формулы, онлайн расчет, выбор автомата

Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.

Таблица сечения медного кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм)	Медные жилы проводов и кабелей
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	80	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	265	57,2	220	145,2
120	300	66	260	171,6

Таблица сечения алюминиевого кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм)	Алюминиевые жилы проводов и кабелей
Напряжение 220 В	Напряжение 380 В
Ток (А)	Мощность (кВТ)	Ток (А)	Мощность (кВТ)
2,5	22	4,4	19	12,5
4	28	6,1	23	15,1
6	36	7,9	30	19,8
10	50	11	39	25,7
16	60	13,2	55	36,3
25	85	18,7	70	46,2
35	100	22	85	56,1
50	135	29,7	110	72,6
70	165	36,3	140	92,4
95	200	44	170	112,2
120	230	50,6	200	132

От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.

Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно — многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.

Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

• L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
• ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
• I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Выбор сечения провода по количеству потребителей

При расчетах сечениях для электрического кабеля в квартире для начала рекомендуется отобразить проводку схематически. На рисунке должны быть указаны все приборы, потребляющие электроэнергию. Схема делится на разные комнаты, поскольку для каждой может быть использовать провод разного сечения.

Схема электропроводки по потребителям

Электрическая сеть делится на несколько цепей. Каждой цепи соответствуют лишь те электроприборы, которые к ней подключаются. Для выбора кабеля, подключающего все цепи, нужно рассчитать общую суммарную мощность. Это главный критерий выбора сечения. Каждое последующее разветвление (ответвление) приведет к снижению суммарной мощности и соответственно — уменьшению требуемого сечения.

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

1. Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
2. Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
3. Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
4. Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока.

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Если выбран проводник подходящего сечения, это исключит падение напряжения и перегревы линии. Таким образом, от сечения зависит то, насколько оптимальным и экономичным будет режим работы электрической сети. Казалось бы, можно просто взять и установить кабель огромного сечения. Но стоимость медных проводников пропорциональна их сечению, и разница при монтаже электропроводки уже в одной комнате может насчитывать несколько тысяч рублей. Поэтому важно уметь правильно рассчитывать сечение кабеля: с одной стороны, вы гарантируете безопасность эксплуатации сети, с другой стороны, не потратите лишних средств на приобретение чересчур «толстого» проводника.

Для выбора сечения провода нужно учитывать два важных критерия — допустимые нагрев и потерю напряжения. Получив два значения площади сечения проводника при использовании разных формул, выбирайте большую величину, округлив ее до стандартной. Особенно чувствительны к потере напряжения воздушные линии электропередач. В то же время для подземных линий и кабеля, помещенного в гофрированные трубы, важно учитывать допустимый нагрев. Таким образом, сечением должно определяться в зависимости от разновидности проводки.

Допустимые температуры нагрева токопроводящих жил кабелей

Iд — допустимая нагрузка на кабель (ток по нагреву). Эта величина соответствует току, в течение долгого времени протекающего по проводнику. В процессе этого появляется установленные, длительно допустимая температура (Tд). Расчетная сила тока (Iр) должна соответствовать допустимой (Iд), и для ее определения нужно воспользоваться формулой:

• Iр=(1000*Pн*kз)/√(3*Uн*hд*cos j),

где:

• Pн — номинальная мощность, кВт;
• Kз — коэффициент загрузки (0,85-0,9);
• Uн — номинальное напряжение оборудования;
• hд — КПД оборудования;
• cos j — коэффициент мощности оборудования (0,85-0,92).

Получается, что для любого длительно допустимого тока, протекающего по проводнику, соответствует конкретное значение установившейся, длительно допустимой температуры нагрева. Важно нивелировать влияние остальных факторов окружающей среды. Ток кабеля напрямую зависит от материала, из которого изготовлена изоляция, метода прокладки, сечения и материала жил в проводнике.

Даже если брать во внимание одинаковые токовые величины, тепловая отдача будет разной в зависимости от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем эффективнее теплоотдача.

Поправочные коэффициенты кабеля в зависимости от температуры окружающей среды

Температура отличается в зависимости от региона и времени года, поэтому в ПУЭ можно найти таблицы для конкретных значений. Если температура существенно отличается от расчетной, придется использовать коэффициенты поправки. Базовое значение температуры в помещении или снаружи составляет 25 градусов Цельсия. Если кабель прокладывается под землей, то температура изменяется на 15 градусов Цельсия. Однако именно под землей она остается постоянной.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).

Для трехфазной сети используется другая формула:

I=P/(U√3cos φ),

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм2. У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм2. У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

S = π · r2 = 3,14 · (4,5/2)2 = 15,89 мм2.

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Калькулятор расчета сечения провода по мощности и току

Расчет минимального сечения провода, необходимого для безопасной эксплуатации электропроводки. Калькулятор расчета сечения провода по мощности и току.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине с помощью калькулятора онлайн.

Видео: как правильно выбрать сечение провода