Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как высчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, как понятно, бывают различного сечения, материала и с различным количеством жил. Какой из их нужно избрать, чтоб не переплачивать, и сразу обеспечить неопасную размеренную работу всех электроприборов в доме. Для этого нужно произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность устройств, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Нужно также знать несколько остальных характеристик проводки.

Главные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах почаще всего употребляют кабель с резиновой либо ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не наиболее 1 кВ. Есть марки, которые можно использовать на открытом воздухе, в помещениях, в стенках (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ либо АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Используют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электронных устройств.

Опосля расчета выбирается очень допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Главные советы по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в каких тщательно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и остальные принципиальные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое основное заключается в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и суровым пожарам. Вред от пожара измеряется иногда не валютной суммой, а человечьими жертвами.

Значимость правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтоб ответить, нужно вспомянуть школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем посильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, другими словами тем посильнее провода греются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше нагревается проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S– площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник посильнее греется.

Площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

d – поперечник.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого изготовлены провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Означает, при схожей площади посильнее греться будет алюминий. Сходу становится ясно, почему дюралевые провода советуют брать большего сечения, чем медные.

Чтоб всякий раз не вдаваться в длиннющий расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электронными устройствами в квартире. Ее можно высчитать персонально, либо пользоваться средними чертами.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Выяснить мощность всякого можно из аннотации либо прочесть на этикетке. Большая мощность у электронных печек, бойлеров, кондюков. Суммарная цифра обязана получиться в спектре примерно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U=220 Вольт

K=0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то используют другую формулу:

I=P/(U*√3*cos φ)

U=380 Вольт

Рассчитав ток, нужно пользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и найти сечение провода. В таблицах указан допустимый долгий ток для медных и дюралевых проводов с изоляцией различного типа. Округление постоянно создают в огромную сторону, чтоб был припас.

Можно также обратиться к таблицам, в каких сечение советуют определять лишь по мощности.

Разработаны особые калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной полосы. Следует уделять свое внимание на условия прокладки (в трубе либо на открытом воздухе).

Воздействие длины проводки на выбор кабеля

Если кабель весьма длиннющий, то появляются доп ограничения по выбору сечения, потому что на протяженном участке происходят утраты напряжения, которые в свою очередь приводят к доп нагреву. Для расчета утрат напряжения употребляют понятие «момент перегрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Дальше глядят значение утрат в таблицах. К примеру, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент приравнивается 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это значит, что утраты напряжения составляют 2-3%.

Если утраты будут превосходить 5%, то нужно брать сечение с припасом, больше рекомендованного к использованию при данном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены раздельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент перегрузки возрастает, потому что мощность перегрузки распределяется по трем фазам. Как следует, утраты уменьшаются, и воздействие длины миниатюризируется.

Утраты напряжения важны для низковольтных устройств, а именно, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет не много приметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится практически в два раза. Потому принципиально располагать пускорегулирующие устройства очень близко к таковым лампам.

Расчет утрат напряжения производится последующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление полосы, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление полосы, Ом/м.

Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в свойствах электроприборов).

L — длинна полосы, м.

Ну а если поординарнее для бытовых критерий:

ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас вышло, что I=4000 Вт/220 В=18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R=0,23 Ом. Суммарное сопротивление 2-ух жил приравнивается 0,46 Ом.

Тогда ΔU=18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

На длинноватых линиях от перегрузок и маленьких замыканий устанавливают автоматические выключатели с термическими и электромагнитными расцепителями.

Сопротивление медного кабеля таблица

При проектировании электронных сетей в квартирах либо личных домах в неотклонимом порядке производится расчет сечения проводов и кабелей. Для проведения вычислений употребляются такие характеристики, как значение потребляемой мощности и сила тока, которая будет проходить по сети. Сопротивление не принимается в расчет из-за малой протяженности кабельных линий. Но этот показатель нужен при большенный длине ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) и перепадах напряжения на разных участках. Особенное значение имеет сопротивление медного провода. Такие провода все почаще употребляются в современных сетях, потому их физические характеристики должны непременно учитываться при проектировании.

Понятия и значение сопротивления

Электронное сопротивление материалов обширно употребляется и учитывается в электротехнике. Данная величина дозволяет установить главные характеристики проводов и кабелей, в особенности при сокрытом методе их прокладки. Сначала устанавливается четкая длина проложенной полосы и материал, использованный для производства провода. Вычислив начальные данные, полностью может быть найти поперечник и сечение измеряемого кабеля.

По сопоставлению с обыкновенной электронной проводкой, в электронике характеристикам сопротивления придается решающее значение. Оно рассматривается и сопоставляется в совокупы с иными показателями, присутствующими в электрических схемах. В этих вариантах некорректно подобранное сопротивление провода, может вызвать сбой в работе всех частей системы. Такое может произойти, если для подключения к блоку питания компа пользоваться очень узким проводом. Произойдет незначимое понижение напряжения в проводнике, что вызовет неправильную работу компа.

Сопротивление в медном проводе зависит от почти всех причин, и сначала от физических параметров самого материала. Не считая того, учитывается поперечник либо сечение проводника, определяемые по формуле либо специальной таблице.

Таблица

На сопротивление медного проводника оказывают воздействие несколько доп физических величин. До этого всего обязана учитываться температура окружающей среды. Всем понятно, что при повышении температуры проводника, наблюдается рост его сопротивления. Сразу с сиим происходит понижение силы тока из-за назад пропорциональной зависимости обеих величин. Сначала это касается металлов с положительным температурным коэффициентом. Примером отрицательного коэффициента является вольфрамовый сплав, применяющийся в лампах накаливания. В этом сплаве сила тока не понижается даже при весьма высочайшем нагреве.

Как высчитать сопротивление

Для расчетов сопротивления медного провода существует несколько методов. К более обычным относится табличный вариант, где указаны взаимосвязанные характеристики. Потому, не считая сопротивления, определяется сила тока, поперечник либо сечение провода.

Во 2-м случае употребляются различные онлайн-калькуляторы. В любой из их вставляется набор физических величин медного провода, при помощи которых получаются четкие результаты. В большинстве схожих калькуляторов употребляется удельное сопротивление меди в размере 0,0172 Ом*мм 2 /м. В неких вариантах такое усредненное значение может воздействовать на точность вычислений.

Более сложным вариантом числятся ручные вычисления, с внедрением формулы: R = p x L/S, в какой р – удельное сопротивление меди, L – длина проводника и S – сечение этого проводника. Необходимо подчеркнуть, что сопротивление медного провода таблица описывает, как одно из более низких. Наиболее низким значением владеет только серебро.

На 1-ый взор может показаться, что эта статья из рублики "Электрику на заметку".
С одной стороны, а почему бы и нет, с иной – так ведь и нам, любознательным электронщикам, время от времени необходимо высчитать сопротивление обмотки катушки индуктивности, либо самодельного нихромового резистора, ну и что уж там греха таить – акустического кабеля для качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.

Формула здесь совершенно обычная R = p*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а p – удельное сопротивление материала, потому расчёты эти можно провести без помощи других, вооружившись калькулятором и Ля-минорной идеей, что все собранные данные нужно привести к системе СИ.

Ну а для обычных парней, решивших сберечь своё время и не волноваться по пустякам, нарисуем незамудреную таблицу.

ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЁТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Страничка вышла сиротливой, потому помещу-ка я сюда таблицу для желающих связать своё время с прокладкой проводки, подключить мощнейший источник энергопотребления, или просто поглядеть в глаза электрику Василию и, "похлёбывая из котелка" задать справедливый вопросец: "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 создадим не от свободного и, даже не в согласовании с народной мудростью, гласящей, что "необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, делённому на 10", а в серьезном согласовании нормативными документами Минэнерго Рф по правилам устройства электроустановок.
Правила эти игнорируют провода, сечением, наименьшим 1,5 мм 2 . Проигнорирую их и я, а за компанию и дюралевые, в силу их возмутительной архаичности.
Итак.

РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

Утраты в проводниках появляются из-за ненулевого значения их сопротивления, зависящего от длины провода.
Значения мощности этих утрат, выделяемых в виде тепла в окружающее место, приведены в таблице.
В итоге к пользователю энергии на другом конце провода напряжение доходит в несколько урезанном виде – наименьшим, чем оно было у источника. Из таблицы видно, что например, при напряжении в сети 220 В и 100 метровой длине провода, сечением 1,5мм 2 , напряжение на перегрузке, потребляющей 4 кВт, окажется не 220, а 199 В.
Отлично, это либо плохо?
Для каких-либо устройств – индифферентно, какие-то работать будут, но при пониженной мощности, а какие-то взбрыкнут и отправлют Вас к едрене фене совместно с вашими длинноватыми проводами и умными таблицами.
Потому Минэнерго – минэнергой, а собственная голова не повредит ни в коем случае. Если ситуация складывается схожим примеру образом – ровная дорога к выбору проводов, большего сечения.

Активные и индуктивные сопротивления полосы

Электроснабжение > Выбор сечений по допустимой потере напряжения

АКТИВНЫЕ И ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛИНИИ

Активное сопротивление проводов и кабелей из цветных металлов определяется по одной из последующих формул:

где r – расчетное удельное сопротивление провода либо жилы кабеля, ом мм2 / м;
g – расчетная удельная проводимость провода либо жилы кабеля, м / ом мм2;
F – номинальное сечение провода либо кабеля, мм2.
Значения удельного сопротивления и удельной проводимости для медных проводов и кабелей:

для дюралевых проводов и кабелей

Таблица 5-1 Активные сопротивления проводов и кабелей, ом/км

Сечение провода, мм кв.

Медные провода и кабели

Дюралевые провода и кабели

Индуктивное сопротивление трехфазной полосы с проводами из цветных металлов при частоте переменного тока 50 гц определяется по формуле

где d – наружный поперечник провода, мм;
D – среднее геометрическое расстояние меж проводами полосы, вычисляемое по формуле

где D – расстояния меж проводами у каждой пары проводов трехфазной полосы, мм.
Активные сопротивления 1 км провода либо жилы кабеля приведены в табл. 5-1, индуктивные сопротивления 1 км полосы – в табл. 5-2 и 5-4.
Для железных проводов активное и внутреннее индуктивное сопротивления зависят от протекающего по проводу переменного тока. Общее индуктивное сопротивление воздушной полосы, выполненной железными проводами, определяется как сумма наружного х’ и внутреннего х" индуктивных сопротивлений:

Таблица сопротивления провода от сечения. Удельное сопротивление меди и алюминия для расчетов

Одной из физических величин, применяемых в электротехнике, является удельное электронное сопротивление. Рассматривая удельное сопротивление алюминия, следует держать в голове, что данная величина охарактеризовывает способность какого-нибудь вещества, препятствовать прохождению через него электронного тока.

Понятия, связанные с удельным сопротивлением

Величина, обратная удельному сопротивлению, носит наименование удельной проводимости либо электропроводности. Обыденное электронное сопротивление характерно только проводнику, а удельное электронное сопротивление типично лишь для того либо другого вещества.

Обычно, эта величина рассчитывается для проводника, имеющего однородную структуру. Для определения электронного однородных проводников употребляется формула:

Физический смысл данной нам величины заключается в определенном сопротивлении однородного проводника с определенной единичной длиной и площадью поперечного сечения. Единицей измерения служит единица системы СИ Ом.м либо внесистемная единица Ом.мм2/м. Крайняя единица значит, что проводник из однородного вещества, длиной 1 м, имеющий площадь поперечного сечения 1 мм2, будет иметь сопротивление в 1 Ом. Таковым образом, удельное сопротивление хоть какого вещества можно вычислить, используя участок электронной цепи, длиной 1 м, поперечное сечение которого будет составлять 1 мм2.

Удельное сопротивление различных металлов

Любой сплав имеет собственные личные свойства. Если ассоциировать удельное сопротивление алюминия, к примеру с медью, можно отметить, что у меди это значение составляет 0,0175 Ом.мм2/м, а у алюминия — 0,0271Ом.мм2/м. Таковым образом, удельное сопротивление алюминия существенно выше, чем у меди. Отсюда следует вывод, что электропроводность существенно выше, нежели из алюминия.

На значение удельного сопротивления металлов влияют определенные причины. К примеру, при деформациях, нарушается структура кристаллической сетки. Из-за приобретенных изъянов растет сопротивление прохождению электронов снутри проводника. Потому, происходит рост удельного сопротивления сплава.

Также свое воздействие оказывает и температура. При нагревании узлы кристаллической сетки начинают колебаться посильнее, тем увеличивая удельное сопротивление. В истинное время, из-за высочайшего удельного сопротивления, дюралевые провода везде заменяются медными, владеющими наиболее высочайшей проводимостью.

Невзирая на то, что эта тема может показаться совершенно очевидной, в ней я отвечу на один весьма принципиальный вопросец по расчету утраты напряжения и расчету токов недлинного замыкания. Думаю, для почти всех из вас это станет таковым же открытием, как и для меня.

Не так давно я изучал один весьма увлекательный ГОСТ:

ГОСТ Р 50571.5.52-2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и установка электрооборудования. Проводки.

В этом документе приводится формула для расчета утраты напряжения и обозначено:

р — удельное сопротивление проводников в обычных критериях, взятое равным удельному сопротивлению при температуре в обычных критериях, другими словами 1,25 удельного сопротивления при 20 °С, либо 0,0225 Ом · мм 2 /м для меди и 0,036 Ом · мм 2 /м для алюминия;

Я ничего не сообразил=) Видимо, при расчетах утраты напряжения да при расчете токов недлинного замыкания мы должны учесть сопротивление проводников, как при обычных критериях.

Стоит увидеть, что все табличные значения приводят при температуре 20 градусов.

А какие обычные условия? Я задумывался 30 градусов Цельсия.

Давайте вспомним физику и посчитаем, при какой температуре сопротивление меди (алюминия) возрастет в 1,25 раза.

R0 – сопротивление при 20 градусах Цельсия;

R1 — сопротивление при Т1 градусах Цельсия;

Т0 — 20 градусов Цельсия;

α=0,004 на градус Цельсия (у меди и алюминия практически однообразные);

Т1=(1,25-1)/ α+Т0=(1,25-1)/0,004+20=82,5 градусов Цельсия.

Как лицезреем, это совершенно не 30 градусов. По всей видимости, все расчеты необходимо делать при очень допустимых температурах кабелей. Наибольшая рабочая температура кабеля 70-90 градусов зависимо от типа изоляции.

Если честно, я с сиим не согласен, т.к. данная температура соответствует фактически аварийному режиму электроустановки.

В собственных программках я заложил удельное сопротивление меди – 0,0175 Ом · мм 2 /м, а для алюминия – 0,028 Ом · мм 2 /м.

Если помните, я писал, что в моей программке по расчету токов недлинного замыкания выходит итог приблизительно на 30% меньше от табличных значений. Там сопротивление петли фаза-ноль рассчитывается автоматом. Я пробовал отыскать ошибку, но так и не сумел. По всей видимости, некорректность расчета заключается в удельном сопротивлении, которое употребляется в программке. А удельное сопротивление может задать любой, потому вопросцев к программке не обязано быть, если указать удельные сопротивления из выше приведенного документа.

А вот в программки по расчету утрат напряжения мне быстрее всего придется внести конфигурации. Это приведет к повышению на 25% результатов расчета. Хотя в программке ЭЛЕКТРИК, утраты напряжения выходит фактически такие, как у меня.

Если вы в первый раз попали на этот блог, то ознакомиться со всеми моими программками можно на страничке

Как вы считаете, при какой температуре необходимо считать утраты напряжения: при 30 либо 70-90 градусах? Есть ли нормативные документы, которые ответят на этот вопросец?

То как влияет материал проводника учитывается с помощью удельного сопротивления, которое принято обозначать буковкой греческого алфавита ρ и являет собой сопротивление проводника сечением 1 мм2 и длинноватой 1м. У серебра меньшее удельное сопротивление ρ = 0,016 Ом.мм2/м. Ниже приводятся значения удельного сопротивления для нескольких проводников:

• Сопротивление кабеля для серебра — 0,016,
• Сопротивление кабеля для свинеца — 0,21,
• Сопротивление кабеля для меди — 0,017,
• Сопротивление кабеля для никелина — 0,42,
• Сопротивление кабеля для люминия — 0,026,
• Сопротивление кабеля для манганина — 0,42,
• Сопротивление кабеля для вольфрама — 0,055,
• Сопротивление кабеля для константана — 0,5,
• Сопротивление кабеля для цинка — 0,06,
• Сопротивление кабеля для ртути — 0,96,
• Сопротивление кабеля для латуни — 0,07,
• Сопротивление кабеля для нихрома — 1,05,
• Сопротивление кабеля для стали — 0,1,
• Сопротивление кабеля для фехрали -1,2,
• Сопротивление кабеля для бронзы фосфористой — 0,11,
• Сопротивление кабеля для хромаля — 1,45

Потому что в состав сплавов входят различные количества примесей, то удельное сопротивление может поменяются.

Для расчёта сопротивления проводника вы сможете пользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника .

Сопротивление кабеля рассчитывается по формуле,которая приведена ниже:

• R — сопротивление,
• Ом; ρ — удельное сопротивление, (Ом.мм2)/м;
• l — длина провода, м;
• s — площадь сечения провода, мм2.

Площадь сечения рассчитывается так:

S=(π?d^2)/4=0.78?d^2≈0.8?d^2

• где d — это поперечник провода.

Измерить поперечник провода можно микрометром или штангенциркулем,но если их нету под рукою,то можно плотно намотать на ручку (карандаш) около 20 витков провода, потом измерить длину намотанного провода и поделить на количество витков.

Для определения длинны кабеля,которая нужна для заслуги нужного сопротивления,можно употреблять формулу:

1.Если данные для провода отсутствуют в таблице,то берется некое среднее значение.Как пример,провод из никелина который имеет поперечник 0,18 мм площадь сечения равна примерно 0,025 мм2, сопротивление 1-го метра 18 Ом, а допустимый ток 0,075 А.

2.Данные крайнего столбца,для иной плотности тока, нужно поменять. К примеру при плотности тока 6 А/мм2, значение нужно прирастить в два раза.

Пример 1 . Давайте найдем сопротивление 30 м медного провода поперечником 0,1 мм.

Решение . При помощи таблицы берем сопротивление 1 м медного провода, которое равно 2,2 Ом. Означает, сопротивление 30 м провода будет R = 30.2,2 = 66 Ом.

Расчет по формулам будет смотреться так: площадь сечения: s= 0,78.0,12 = 0,0078 мм2. Так как удельное сопротивление меди ρ = 0,017 (Ом.мм2)/м, то получим R = 0,017.30/0,0078 = 65,50м.

Пример 2 . Сколько провода из манганина у которого поперечник 0,5 мм необходимо чтоб сделать реостат, сопротивлением 40 Ом?

Решение . По таблице избираем сопротивление 1 м этого провода: R= 2,12 Ом: Чтоб сделать реостат сопротивлением 40 Ом, нужен провод, длина которого l= 40/2,12=18,9 м.

Расчет по формулам будет смотреться так. Площадь сечения провода s= 0,78.0,52 = 0,195 мм2. Длина провода l = 0,195.40/0,42 = 18,6 м.