alexxlab Как самостоятельно рассчитать сечение кабеля по мощности?
Во всех странах Европы и СНГ принята стандартизация кабелей по площади поперечного сечения. Регуляция этих параметров выполняется согласно соответствующего ПЭУ, или, как называют еще этот норматив, «Правила устройства электроустановок». Выбор нужного сечения кабеля по допустимым параметрам тока осуществляется посредством специальных таблиц.
Расчеты «на глаз» являются неправильными и грозят нарушением техники безопасности, что может спровоцировать КЗ, пробои в проводке и т.п. Данный показатель может существенно отличаться для каждого отдельного жилья, в зависимости от количества установленных там потребителей электропитания, их мощности. Отсутствие правильного предварительного расчета перед монтажом проводки может обернуться дорогостоящим ремонтом квартиры или электросети, угрозой жизни людям.
Содержание
- Для чего нужен расчет сечения кабеля?
- Что влияет на нагрев проводов?
- Устройство кабеля
- Простой способ
- Площадь сечения и диаметр
- Выбор сечения проводника
- Расчет на основе нагрузки
- Особенности расчета мощности скрытой проводки
- Расчет сечения кабеля по мощности
- Длина и сечение
- Плотность тока
Для чего нужен расчет сечения кабеля?
Правильный выбор сечения электрического кабеля позволит смонтировать проводку таким образом, чтобы жители квартиры были в безопасности, как и их имущество.
В погоне за экономией многие выбираются для разводки по квартире кабеля меньшей толщины или нужной, только вместо медной сердцевины останавливаются на алюминиевой.
Это приводит к таким последствиям:
- Прохождение токов большой мощности по несоответствующему кабелю приводит к его нагреванию, что разрушает изоляцию или просто перегорает, оставляя слабую цепь без питания.
- В некоторых случаях резкие скачки электричества способны настолько разогреть металл проводов, что возникает возгорание за счет термического воздействия на окружающие воспламеняющиеся объекты, например, обои, вагонку или другие покрытия стены.
- С повышением температуры кабеля в цепи растет сопротивление, что провоцирует изменения вольтамперных характеристик участка электропитания, для многих приборов такое «соседство» чревато поломками.
- Разрушенная изоляция оголяет провод, который для человека может быть опасным при контакте с ним, уберечься достаточно сложно, если место дефекта неизвестно.
- Найти проблемный сегмент проводки, вмурованной в стену, достаточно сложно, что в некоторых случаях требует замены проводки по всей длине от источника к проблемному месту. В конечном итоге выливается в крупную сумму, поскольку необходимо заплатить за работу электрика, купить новый, но уже с нормальными характеристиками, кабель, произвести ремонтные работы по ходу залегания провода.
Очевидно, что экономия на организации электросети в доме – это не лучший вариант сохранения своих средств. Тем более, что помимо финансовых затрат на ремонт проводки и квартиры в местах ее демонтажа, есть риск здоровью и всему имуществу. Пожаро- и электробезопасность является приоритетным правилом.
Чтобы правильно подобрать нужный кабель, необходимо выполнить следующие предварительные расчеты:
- Посчитать, для каждого помещения общее число установленных электроприборов.
- Для каждой точки подключения к электросети рассчитать рабочую суммарную нагрузку.
ПРИМЕР: К первой розетке будет подключаться вытяжка мощностью 500 Вт, электроплита на 5 кВт и посудомоечная машина 2 кВт. От второй розетки питается холодильник 800 Вт, микроволновая печь на 1,5 кВт и электрочайник на 2 кВт. Тогда суммарная нагрузка на первую точку составит 7,5 кВт, а на другую – 4,3 кВт, таким образом, на кухню будет идти нагрузка на 11,8 кВт. Это без учета светильника, поэтому всегда необходимо делать запас минимум на 20-30%, чтобы не только обезопасить себя, но и иметь возможность в будущем добавить какой-то электроприбор и не заставлять работать проводку на своем экстремальном пороге.
Выбрав материал проводника (алюминий или медь), необходимо произвести расчет нужного сечения в соответствии с полученной величиной нагрузки на отдельное помещение.
Все зависит от того, как будет организовываться сеть, предусмотрен электрораспределительный считок с разводкой по потребителям, точки планируется соединять параллельно или последовательно.
ВАЖНО: Электропроводимость меди больше, чем алюминия, поэтому провода из этих материалов одинакового сечения не будут давать равный результат при расчете по мощности, что необходимо учитывать.
Что влияет на нагрев проводов?
Причина перегрева проводки может крыться в разных проблемах сети, поэтому для правильного расчета необходимо знать основные «слабые места» кабелей, из-за которых у них поднимается температура. При прохождении тока по металлу, материал нагревается всегда, однако снижение этого параметра достигается разными методами.
Провода греются, в зависимости от:
- Качество и материал изоляционного покрытия не соответствуют требуемым параметрам. Низкокачественный диэлектрический материал оболочек кабелей легко подвергается разрушению от термического воздействия при прямом контакте, проводя тепло лучше.
- Какой способ укладки проводки использовался. Для открытых проводов показатель нагрева гораздо ниже, чем для плотно «упакованных» в закрытую пластиковую трубу.
- Тип жил в кабеле. Различают многожильные и одножильные. Разница заключается в том, что одинакового сечения моножильная проводка способна выдержать большую силу тока, чем несколько более тонких проводков, хотя многожильный кабель более гибкий и удобный для монтажа.
- Материал сердцевины. Величина нагрева зависит от физических качеств металла. Медь обладает более низким сопротивлением, чем алюминий, поэтому меньше греется и может передавать токи более высокого напряжения и силы при одинаковом сечении.
- Площадь поперечного сечения кабеля. Все изучали в школе скин-эффект – течение электрического тока по поверхности проводника. Чем больше площадь сечения – тем больше площадь поверхности, по которой передается электричество, поэтому толстые провода способны передавать значительные нагрузки, а тонкие при таких показателях просто перегорают.
Устройство кабеля
Для лучшего понимания процесса расчета проводника по сечению в зависимости от мощности потребляемого тока, необходимо понимать суть процесса передачи электричества. Для наглядности лучше представить несколько тонких водопроводных труб, которые необходимо располагать по окружности параллельно друг другу.
Чем шире эта окружность, тем большее количество таких труб поместится при плотном расположении. Напор на выходе крупной систем будет гораздо больше, чем у маленькой. С электричеством также, в силу того, что ток течет по поверхности проводника, толстые кабели смогут поддерживать большие нагрузки.
Неправильное вычисление сечения по мощности выполняется, когда:
- Токоведущая жила слишком широкая. Затраты на проводку возрастают существенно, нерационально используется ресурс кабеля.
- Ширина токоведущего канала меньше необходимой. Плотность тока возрастает, нагревая проводник и изоляцию, что приводит к утечке электричества и образованию «слабых мест» на кабеле, повышая пожароопасность проводки.
В первом случае для жизни опасности нет, но неоправданно высокие затраты на материал.
Простой способ
Формула мощности заключается в вычислении посредством умножения напряжения в проводнике на силу протекающего тока. Бытовая сеть рассчитана на напряжение 220 В, поэтому для определения сечения кабеля необходимо знать мощность и силу тока в цепи. После расчета предполагаемой нагрузки и силы тока по таблицам ПЭУ находится размер кабеля. Этот расчет подходит для розеток.
Для питания осветительных приборов, которые подключаются к отдельному выходу с распределителя, традиционно берется кабель сечением 1,5 кв. мм. Если розетки будут использоваться для питания нескольких мощных приборов, например, телевизора или фена, то нужно правильно распределять нагрузку, соотнося ее с диаметром провода согласно показателям мощности потребителей. При отсутствии возможности разбития розеточных групп рекомендуется приобретать медный кабель с сечением 6 кв. мм.
Площадь сечения и диаметр
Определить площадь сечения кабеля проще всего по диаметру сердцевины.
Диаметр измеряется в мм, а площадь – в кв. мм. Согласно этим показателям можно найти в таблице допустимую мощность по типу и размеру провода. При отсутствии данных о диаметре проводки, площадь находится по такой формуле:
S = 3,14 * D2 / 4 = 0,785D2,
где:
S – площадь поперечного сечения кабеля;
D – значение диаметра.
Если форма сердцевины проводника квадратная или прямоугольная, то сечение вычисляется умножением ширины на длину, как площадь прямоугольника.
Выбор сечения проводника
Критерии соответствия сечения выбранных проводников:
- Конфигурация электрощита. Питание всех имеющихся потребителей от одного автоматического выключателя создаст непосильную нагрузку на него, что провоцирует нагрев клемм и регулярное срабатывание. Для устранения проблемы рекомендуется разделить на несколько групп электропроводку с отдельным выключателем в щитке.
- Тип используемого кабеля. Медный провод более дорогой и качественный, но правильный расчет алюминиевой проводки позволит собрать нужную конфигурацию с меньшими затратами.
- Длина проводника. Является главным критерием для кабелей из алюминия. При большом метраже наблюдаются существенные потери электричества в сети, поэтому следует делать большую прибавку запаса. Для меди при скрытом монтаже достаточно прибавки в размере 20-30 %.
Точный расчет сечения кабеля должен производиться с учетом таких показателей:
- Тип и вид изоляции.
- Длина участков и их конфигурация.
- Вариант и способ прокладки (наружная или скрытая).
- Температурный режим помещения.
- Процент и уровень влажности в комнате.
- Максимально допустимый перегрев.
- Разница показателей мощности потребителей, подключаемых к одной розетке.
Существуют нижние границы размера сечения кабеля для разных участков бытовой электросети:
- Для розеток нужен провод с сечением не меньше 3,5 кв. мм.
- Подключение элементов освещения питаются от проводки не тоньше 1,5 кв. мм.
- Питание оборудования с повышенной мощностью требует кабеля с сечением от 4-6 кв. мм.
мм.Это правило действует при разграничении групп потребителей по мощности в электрощите для повышения защиты оборудования, безопасности всей системы.
Расчет на основе нагрузки
Процесс расчета примерного сечения нужной проводки для квартиры можно произвести самостоятельно, сделать это не сложно. Однако все работы по устройству электросети в помещении следует доверять опытным специалистам.
Расчет поперечного сечения проводника производится в следующем порядке:
- Все приборы, которые находятся в помещении и питаются от электросети, подсчитываются и заносятся в список.
- Согласно имеющимся у приборов паспортам, записывается напротив каждого устройства значение номинальной мощности.
- Определяется продолжительность подключения каждого прибора при одновременной работе, также вносится в список.
- Рассчитывается поправочный коэффициент, который зависит от времени работы в сутки и вычисляется в процентном соотношении к 24 часам, записывается напротив каждого прибора.
- После умножения номинальной мощности оборудования на поправочный коэффициент, производится суммирование всех полученных значений приборов списка.
- Полученное значение необходимо найти в специальной таблице, в зависимости от выбранного материала проводки, прибавить к нему примерно 15 % «про запас».
ВАЖНО: Полученные цифры, как и указанные в паспорте устройств данные по номинальной мощности, являются усредненными показателями, поэтому следует прибавить еще 5 % к этим значениям.
Существует очень распространенное заблуждение о возможности монтажа проводки с различным диаметром сердцевины, в зависимости от потребителя. Это может привести к возгоранию (редко, но случается), разрушению изоляционного слоя, короткому замыканию, поскольку в одном помещении пущенная от одного распределителя электрика будет разрушительно действовать на несоответствующие по мощности светильники или другие мелкие потребители, запитанные на тонкие кабели.
Такая ситуация не редкая для подключения нескольких электроприборов к одной точке, например, стиральной машины, кофеварки и мультиварки.
Особенности расчета мощности скрытой проводки
Вычисление для скрытой проводки отличается, чем для кабелей, уложенных открытым способом. Все зависит от изменения свойств проводников, их изоляции в закрытом пространстве.
Если проводник расположен на поверхности и контактирует с воздухом, то получает большую возможность отдавать вырабатываемое тепло, сохраняя низкую температуру. Плотно упакованные провода не могут настолько хорошо остужаться за счет отсутствия циркулирующего воздуха, поэтому нагреваются более интенсивно.
Первое правило для монтажа скрытой проводки гласит о необходимости проведения расчетов с запасом примерно 20-30 %, чтобы в процессе эксплуатации избежать перегрева. Согласно второй норме, наличие нескольких проводников в одном канале требует запаса не меньше 40 %.
ВАЖНО: Единственный корректный способ вычисления сечения кабеля –значение потребляемой мощности.
Не рекомендуется делать плотную укладку кабелей, лучше для каждого из самостоятельных проводов оборудовать отдельную гофротрубу.
Расчет сечения кабеля по мощности
После произведения подсчета мощности для отдельного помещения или группы потребителей, следует провести вычисление силы тока в бытовой сети с напряжением 220 В. Для этого существует формула:
I = (P1 + P2 + … + Pn) / U220,
где:
I – искомая сила тока;
P1 … Pn – мощность каждого потребителя по списку – от первого до n-ого;
U220 – напряжение в сети, в нашем случае это 220 В.
Формула расчета для трехфазной сети с напряжением 380 В выглядит так:
I = (P1 + P2 + …. + Pn) / √3 / U380
где:
U380 – напряжение в трехфазной сети, равное 380 В.
Сила тока I, полученная в расчетах измеряется в Амперах, обозначается А.
Таблицы составляются согласно показателю пропускной способности металла в проводнике. Для меди это значение равно 10 А на 1 мм, для алюминия – 8 А на 1 мм.
Определить сечение согласно пропускной способности следует по такой формуле:
S = I / Z,
где:
Z – пропускная способность кабеля.
ПРИМЕР: Сеть бытовая с напряжением 220 В. Для кухни требуется рассчитать сечение проводника при учете подключения потребителей с общей мощностью 5 кВт.
I = (P1 + P2 + …. + Pn) / U220 = Pобщ / U220 = 5 000 / 220 = 22,73 ≈ 23 (А)
Для расчета запаса следует воспользоваться правилом «5 А», что означает к полученному значению прибавить еще 5 Ампер:
I = 23 + 5 = 28 (А)
Учитывая монтаж проводки с использованием трехжильных кабелей, по таблице для полученного значения тока минимальная площадь сечения провода будет равной 3 кв. мм.
Таблица соотношения величины тока и минимального сечения кабеля
Сечение сердцевины проводника, кв. мм | Сила тока в проводниках, положенных в одной трубе, А | Сила тока в кабеле, положенном открытым способом, А | ||||
| один 3-жильный | один 2-жильный | четыре 1-жильных | три 1-жильных | два 1-жильных | ||
| 0,5 | – | – | – | – | – | 11 |
| 0,75 | – | – | – | – | – | 15 |
| 1 | 14 | 15 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| 1,2 | 14,5 | 16 | 15 | 16 | 18 | 20 |
| 1,5 | 15 | 18 | 16 | 17 | 19 | 23 |
| 2 | 19 | 23 | 20 | 22 | 24 | 26 |
| 2,5 | 21 | 25 | 25 | 25 | 27 | 30 |
| 3 | 24 | 28 | 26 | 28 | 32 | 34 |
| 4 | 27 | 32 | 30 | 35 | 38 | 41 |
| 5 | 31 | 37 | 34 | 39 | 42 | 46 |
| 6 | 34 | 40 | 40 | 42 | 46 | 50 |
| 8 | 43 | 48 | 46 | 51 | 54 | 62 |
| 10 | 50 | 55 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 16 | 70 | 80 | 75 | 80 | 85 | 100 |
| 25 | 85 | 100 | 90 | 100 | 115 | 140 |
| 35 | 100 | 125 | 115 | 125 | 135 | 170 |
| 50 | 135 | 160 | 150 | 170 | 185 | 215 |
| 70 | 175 | 195 | 185 | 210 | 225 | 270 |
| 95 | 215 | 245 | 225 | 255 | 275 | 330 |
| 120 | 250 | 295 | 260 | 290 | 315 | 385 |
| 150 | – | – | – | 330 | 360 | 440 |
| 185 | – | – | – | – | – | 510 |
| 240 | – | – | – | – | – | 605 |
| 300 | – | – | – | – | – | 695 |
| 400 | – | – | – | – | – | 830 |
Таблица мощности, тока и сечения медных проводов
Согласно ПЭУ, допускается расчет сечения проводника в зависимости мощности потребителей.
Для медного сердечника кабеля приведены в таблице вычисления для сети с напряжением 380 В и 220 В.
| Сечение сердцевины проводника, кв. мм | Медные сердцевины кабелей | |||
| Напряжение сети 380 В | Напряжение сети 220 В | |||
| Мощность, Вт | Сила тока, А | Мощность, Вт | Сила тока, А | |
| 1,5 | 10,5 | 16 | 4,1 | 19 |
| 2,5 | 16,5 | 25 | 5,9 | 27 |
| 4 | 19,8 | 30 | 8,3 | 38 |
| 6 | 26,4 | 40 | 10,1 | 46 |
| 10 | 33 | 50 | 15,4 | 70 |
| 16 | 49,5 | 75 | 18,7 | 80 |
| 25 | 59,4 | 90 | 25,3 | 115 |
| 35 | 75,9 | 115 | 29,7 | 135 |
| 50 | 95,7 | 145 | 38,5 | 175 |
| 70 | 118,8 | 180 | 47,3 | 215 |
| 95 | 145,2 | 220 | 57,2 | 265 |
| 120 | 171,6 | 260 | 66 | 300 |
Согласно данному документу, в жилых зданиях рекомендуется прокладывать кабеля с медными жилами.
Для обеспечения питания инженерного оборудования некоторых типов допускается посредством алюминиевой проводки с минимальным сечением не менее 2,5 кв. мм.
Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов
Согласно данным таблицы, для определения сечения алюминиевой сердцевины проводки следует учитывать такие поправочные коэффициенты: согласно расположению (в земле, скрыто, открыто), по температурному режиму, в зависимости от влажности и т.п. В приведенной ниже таблицы расчеты верны для проводов с резиновой или пластмассовой изоляцией марок АППВ, ВВГ, АВВГ, ВПП, ППВ, ПВС, ВВП и др. Кабели с бумажным экранированием или без изоляции должны рассчитываться по соответствующим их типу таблицам.
| Сечение сердцевины проводника, кв. мм | Медные сердцевины кабелей | |||
| Напряжение сети 380 В | Напряжение сети 220 В | |||
| Мощность, Вт | Сила тока, А | Мощность, Вт | Сила тока, А | |
| 2,5 | 12,5 | 19 | 4,4 | 22 |
| 4 | 15,1 | 23 | 6,1 | 28 |
| 6 | 19,8 | 30 | 7,9 | 36 |
| 10 | 25,7 | 39 | 11 | 50 |
| 16 | 36,3 | 55 | 13,2 | 60 |
| 25 | 46,2 | 70 | 18,7 | 85 |
| 35 | 56,1 | 85 | 22 | 100 |
| 50 | 72,6 | 110 | 29,7 | 135 |
| 70 | 92,4 | 140 | 36,3 | 165 |
| 95 | 112,2 | 170 | 44 | 200 |
| 120 | 132 | 200 | 50,6 | 230 |
Длина и сечение
Из полученного значения расчетов по сечению кабеля нужно определять допустимую длину электропроводки.
Это особенно актуально при создании удлинителей. Точные значения, которые получаются в расчетах, дополнительно следует увеличивать на 15 см (коммутационный запас для обжима, сварки или пайки). Эта операция особенно важна для участков с большими дополнительными нагрузками при эксплуатации электросети.
Для бытового вычисления используется следующая формула:
I = P / U * cosφ,
где:
Р – мощность потребителей, Вт;
I – сила тока, А;
U – напряжение электросети, В;
сosφ = 1 – поправочный коэффициент поправки по фазе.
Плотность тока
Для медного кабеля с сечением сердечника 1 кв. мм среднее значение этого показателя варьируется в пределах от 6 до 10 А. По медной проводке с сечением 1 кв. мм может протекать ток, силой 6-10 А без перегрева или оплавления изоляционного покрытия. По стандартам ПЭУ, прибавляется 40 % запаса для защиты от возможного перегрева оболочек.
Нижняя граница в 6 А позволяет использовать проводку без ограничений по времени, верхняя, в 10 А – это допустимые значения кратковременных нагрузок на сеть.
Возрастание силы тока до значения 12 А (большего за верхнюю границу для выбранного сечения) ведет к увеличению плотности тока, ее перегреву с последующим оплавлением защитной оболочки.
Заключение
Самостоятельный расчет толщины требуемого для проводки кабеля легко осуществляется без посторонней помощи. Если в помещении есть распределительных щиток с разведением потребителей по группам мощности, а также нет каких-то особых сложных систем в монтаже, то ремонтные работы можно произвести без привлечения специалистов. Однако наличие повышенных показателей температурного режима, влажности или подведения электричества от одного автоматического выключателя требует помощи профессионалов.
Как рассчитать сечение силового кабеля по нагрузке, длине, мощности, току и типу жил
от 20 января 2020 г.
Подбор сечения кабеля – обязательный этап при проектировании электросети для бытовых или промышленных условий. От точности подбора зависит работоспособность электроприборов и частота технического обслуживания.
Занижение этого параметра может вызвать перегрев жил, что грозит выходом оборудования из строя, риском перегрузок, задымления или даже пожара. Тогда как завышение не грозит аварийными ситуациями, обойдется в разы дороже.Способы расчета
Чтобы рассчитать сечение, используют один из четырех параметров:
1. Мощность сети.
2. Токовую нагрузку.
3. Тип жил.
4. Способ прокладки ЛЭП, мощность и длину линии.
Мощность сети
Этот метод применяют при расчете бытовой электросети, а также при выборе дифференциальных автоматов и автоматических выключателей. Чтобы получить общую мощность нагрузки групповой линии, складывают сумму мощностей всех электропотребителей с учетом коэффициента одновременности. Параметры электропотребителей представлены в технических паспортах.
Токовая нагрузка
Этот параметр позволит более точно рассчитать необходимое сечение. Для этого понадобится получить расчетный ток, который рассчитывается по формулам:
1.
Для однофазных сетей – Iр=Pр/U cos φ.
2. Для трехфазных сетей – Iр=Pр/(U cos φ)*√3.
Ip – расчетная сила тока, Pp – расчетная мощность потребителя, U – напряжение сети (220 или 380 В), cos φ – коэффициент мощности.
По этим формулам можно рассчитать не только сечение кабеля, но и подобрать тип шнура для техники, требующей отдельной кабельной линии – бойлеров, электрических печей, котлов.
Тип прокладки
Когда ток проходит по линии, происходит выделение тепла. Поэтому при открытой прокладке, которой свойственно естественный отвод тепла, применяют кабели меньшего сечения. При закрытой прокладке применяют модели с большей площадью поперечного сечения, что позволит продлить срок службы изоляции.
Мощность и длина линии
При монтаже линий электропередач с большой длиной учитывают возможные потери в линии. Для этого пользуются таблицей по выбору сечения проводника в зависимости от мощности и длины линий.
Расчет по длине
Получив сечение по мощности и току, полученный результат проверяют по длине:
1.
Суммируют мощность всех электроприборов и силу тока.
2. Рассчитывают сопротивление электропроводки, умножая удельное сопротивление проводника на длину линии в метрах. Полученный результат делят на поперечное сечение кабеля.
3. Получают потери напряжения, умножая силу тока на сопротивление электропроводки.
4. Рассчитывают величину потерь, деля потери напряжения на напряжение в сети и умножая полученное число на 100%.
5. Анализируют величину потерь. Если она меньше 5%, то оставляют выбранное сечение жилы. Если выше, то сечение увеличивают.
Грамотный расчет сечения силового кабеля позволит минимизировать техническое обслуживание и риск аварийных ситуаций.
Силовой кабель по моделям
ВБбШв-ХЛ
ВБбШвнг(А)
ВБбШвнг(А)-FRLS
ВБбШвнг(А)-LS
ВВГнг(А)
ВВГнг(А)-LS
ВВГнг-FRLS
КВБбШв
КВБбШв-ХЛ
КВБбШвнг(А)
КВБбШвнг(А)-FRLS
КВБбШвнг(А)-LS
КВВГ-ХЛ
КВВГнг(А)
КВВГнг(А)-FRLS
КВВГнг(А)-LS
КВВГЭ-ХЛ
КВВГЭнг(А)
КВВГЭнг(А)-FRLS
КВВГЭнг(А)-LS
КПБбПнг-FRHF
КПБбПнг-HF
КППГнг-FRHF
КППГнг-HF
КППГЭнг-FRHF
КППГЭнг-HF
ПБбПГнг-FRHF
ПБПГнг-HF
ППГнг-FRHF
ППГнг-HF
ОСКСнабВопрос Видео: Расчет минимальной площади поперечного сечения провода
Стенограмма видео
Длина проводов, по которым проходит ток от электростанции к подстанции, составляет 7,25 км.
Они изготовлены из меди с удельным сопротивлением 1,7×10 к отрицательным восьми Ом-метрам. Ток по проводам 450 миллиампер. Мощность, рассеиваемая проводами, должна быть не более 15 Вт. Какое минимальное сечение требуется для проводов, по которым проходит ток? Дайте ответ в экспоненциальном представлении с точностью до одного десятичного знака.
Нас спрашивают о проводах, по которым проходит ток от электростанции к подстанции. И давайте предположим, что это один из этих проводов. Нам сказали, что эти провода имеют длину 7,25 км, которые мы обозначили здесь как 𝑙. Нам также дано удельное сопротивление 𝜌 меди, из которой сделаны эти провода, как 1,7 умножить на 10 на отрицательные восемь ом-метров. Нам говорят, что ток 𝐼 по проводам равен 450 миллиампер. Затем последняя информация, которую нам дают, заключается в том, что мощность, рассеиваемая проводами, должна быть не более 15 Вт. И мы обозначили это максимальное рассеивание мощности как 𝑃.
Учитывая всю эту информацию, нас просят рассчитать минимальную площадь поперечного сечения, необходимую для проводов, передающих ток.
И обозначим эту минимальную площадь поперечного сечения как 𝐴. Чтобы ответить на этот вопрос, мы можем вспомнить, что удельное сопротивление провода связано с другим свойством, сопротивлением провода, через уравнение, которое также включает длину провода и площадь его поперечного сечения. В частности, сопротивление 𝑅 провода равно его удельному сопротивлению, умноженному на его длину, деленному на площадь его поперечного сечения.
Если мы умножим обе части этого числа на 𝐴 над 𝑅, то увидим, что слева 𝑅 в числителе сокращается с 𝑅 в знаменателе. Между тем, справа отменяются 𝐴. Это дает нам уравнение, в котором площадь поперечного сечения 𝐴 является предметом. Имеем, что 𝐴 равно удельному сопротивлению 𝜌, умноженному на длину 𝑙, деленному на сопротивление 𝑅. Нам даны значения для 𝜌 и 𝑙 в правой части этого уравнения. Но мы не знаем значения сопротивления 𝑅. Однако нам сообщают ток 𝐼 через провода и максимальную рассеиваемую мощность 𝑃.
Напомним, что мощность 𝑃, рассеиваемая проводом или элементом цепи, равна квадрату тока 𝐼, протекающего через него, умноженному на его сопротивление 𝑅.
Мы можем сделать 𝑅 подлежащим, разделив обе части на 𝐼 в квадрате так, чтобы справа 𝐼 в квадрате в числителе сокращался с 𝐼 в квадрате в знаменателе. Затем, поменяв местами левую и правую части уравнения, мы получаем, что 𝑅 равно 𝑃, деленному на 𝐼 в квадрате. Если мы используем наши значения тока 𝐼 через провод и максимальную мощность, рассеиваемую этим проводом 𝑃 в этом уравнении, то мы рассчитаем максимальное сопротивление 𝑅, которое может иметь этот провод.
Чтобы рассчитать сопротивление в омах, нам понадобится мощность в ваттах и сила тока в амперах. Однако на данный момент наше значение для 𝐼 измеряется в миллиамперах. Чтобы преобразовать это в единицы ампер, мы можем вспомнить, что один миллиампер равен одной тысячной части ампера. Это означает, что для перехода от миллиампер к амперам мы делим на коэффициент 1000, поэтому ток 𝐼 равен 450, деленным на 1000 ампер. Получается 0,45 ампера.
Теперь мы готовы взять это значение тока вместе с нашим значением мощности 𝑃 и подставить их в это уравнение для расчета сопротивления 𝑅.
Когда мы это делаем, мы получаем, что 𝑅, максимальное сопротивление, которое могут иметь эти провода, равно 15 ваттам, деленным на квадрат 0,45 ампер. Оценка этого дает сопротивление 𝑅 74,0740 повторяющихся Ом. Если мы теперь вернемся к этому уравнению для площади поперечного сечения 𝐴, мы увидим, что теперь у нас есть значения для всех трех величин в правой части. Обратите внимание, что мы делим на это максимальное сопротивление 𝑅, которое могут иметь провода. То есть при большем значении 𝑅 мы получим меньшее значение 𝐴. И поэтому, используя в этом уравнении наше значение максимального сопротивления, которое могут иметь провода, мы рассчитаем их минимально допустимую площадь поперечного сечения, что и требуется найти.
Прежде чем мы подставим наши значения, нам нужно будет сделать еще одно преобразование единиц измерения. У нас есть удельное сопротивление 𝜌 в ом-метрах, сопротивление 𝑅 в омах и длина 𝑙 в километрах. Чтобы вычислить площадь 𝐴 в квадратных метрах, нам нужно преобразовать наше значение 𝑙 из километров в метры.
Для этого вспомним, что один километр равен 1000 метров. Это означает, что для преобразования длины из километров в метры мы умножаем на коэффициент 1000. Итак, мы имеем, что 𝑙 равно 7,25 умножить на 1000 метров. Получается 7250 метров.
Теперь мы можем подставить наши значения удельного сопротивления 𝜌, длины 𝑙 и сопротивления 𝑅 в это уравнение, чтобы вычислить значение 𝐴. Когда мы это сделаем, мы получим вот это выражение. Глядя на единицы, мы видим, что омы сокращаются из числителя и знаменателя. И это оставляет нам два множителя метров в числителе, что дает нам общие единицы измерения квадратных метров. Вычисление выражения дает площадь поперечного сечения 𝐴, равную 1,663875 умножить на 10 с минусом шесть метров в квадрате.
Обратите внимание, что нас просят дать ответ в экспоненциальном представлении с точностью до одного десятичного знака. Это значение, которое мы рассчитали, уже находится в экспоненциальном представлении. Так что нам просто нужно округлить до одного десятичного знака.
Когда мы делаем это, результат округляется до 1,7 умножить на 10 до отрицательных шести метров в квадрате. Тогда наш ответ заключается в том, что минимальная площадь поперечного сечения, необходимая для этих проводов, составляет 1,7 умножить на 10 с отрицательными шестью метрами в квадрате.
Соотношение между площадью поперечного сечения провода и током__кабеля Hongle
Общий метод расчета безопасности медных проводов:
Безопасная допустимая нагрузка по току медного шнура питания площадью 2,5 квадратных миллиметра-28А.
Допустимая нагрузка по току медного шнура питания площадью 4 кв.мм-35А.
Безопасная допустимая нагрузка по току 6 квадратных миллиметров медного шнура питания-48А.
Безопасная нагрузка по току 10 квадратных миллиметров медного шнура питания-65А.
Безопасная допустимая нагрузка по току медного шнура питания 16 кв.мм-91А.
Безопасная нагрузка по току 25 квадратных миллиметров медного шнура питания-120А.
Если это алюминиевый провод, диаметр провода должен быть в 1,5-2 раза больше, чем у медного провода.
Если ток медного провода меньше 28 А, безопасно использовать 10 А на квадратный миллиметр.
Если ток медного провода больше 120А, возьмите 5А на квадратный миллиметр.
Ток, который может нормально проходить через площадь поперечного сечения провода, может быть выбран в соответствии с общим количеством токов, которые он должен проводить, и обычно определяется следующим образом:
Десять до пяти, сто на два, два, пять, три, пять, четыре, три царства, семнадцать пять и два с половиной раза, количество обновлений медного провода.
Чтобы объяснить вам это, это алюминиевый провод, который меньше 10 квадратных, а квадратный миллиметр умножается на 5. Если это медный провод, он будет поднят на один уровень, например, 2,5 квадратных медного провода, он будет рассчитан по 4 кв. Все они представляют собой площадь поперечного сечения, умноженную на 2, 25 квадратов или менее, умноженную на 4, 35 квадратов или более, умноженную на 3, семь и 9.5 квадратов умножаются на 2,5, эти несколько формул должно быть легко запомнить,
Объяснение: Это может быть использовано только как оценка, не очень точная.
Кроме того, если помнить о медном проводе сечением менее 6 квадратных миллиметров в помещении, безопасно, чтобы ток на квадрат не превышал 10А. С этой точки зрения вы можете выбрать медный провод 1,5 кв. или алюминиевый провод 2,5 кв.
В пределах 10 метров плотность тока проводов составляет 6А/мм2, 10-50 метров, 3А/мм2, 50-200 метров, 2А/мм2 и менее 1А/мм2 выше 500 метров. С этой точки зрения, если это не очень далеко, вы можете выбрать медный провод с 4 квадратами или алюминиевый провод с 6 квадратами.
Если блок питания действительно находится на расстоянии 150 метров (не говоря уже о том, является ли это высоким зданием), необходимо использовать 4 медных провода квадратного сечения.
Полное сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально диаметру провода. При использовании источника питания обратите особое внимание на материал и диаметр входных и выходных проводов. Для предотвращения несчастных случаев, вызванных перегревом проводов из-за чрезмерного тока.
Ниже приведена таблица диаметра провода и максимального тока, который может выдержать медный провод при различных температурах.
Диаметр проволоки обычно рассчитывается по следующей формуле:
Медная проволока: S= IL / 54,4*U`
Алюминиевая проволока: S= IL / 34*U`
По формуле: I— — максимальный ток, проходящий через провод (А)
L — длина провода (М)
U` — — допустимое падение мощности (В)
S — — площадь поперечного сечения провода (мм2 )
Описание:
1. Падение напряжения U` может быть выбрано с учетом диапазона оборудования (например, детекторов), используемого во всей системе, и номинального напряжения питания системы.
2. Рассчитать расчетную площадь поперечного сечения.
Оценка допустимой нагрузки по току изолированных проводов
Зависимость между допустимой нагрузкой по току и поперечным сечением изолированной жилы с алюминиевым сердечником
1 | 1. | 2.5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 0 7 93 95 | 120 |
载流是截面倍数 | 9 | 9 | 9 | 8 | 7 | 4 | 3,5 | 3 | 3 | 2,5 | 5 2,5 | 载流量(A) | 9 | 14 | 23 | 32 | 42 | 60 | 90 | 9 09090 8150 | 210 | 238 | 300 |
5 Расчетная формула: умножить на девять на 2,5 и подняться вверх и минус один.
Тридцать пять умножить на три и пять, и обе группы минус пять. Условия изменены, добавлена конверсия и высокотемпературная модернизация 10% меди. Количество прокалываемых трубок составляет две, три, четыре и восемь или семьдесят шесть процентов тока полной нагрузки.
Описание:
(1) Формула в этом разделе не указывает непосредственно на токопропускную способность (безопасный ток) различных изолированных проводов (проводов с резиновой и пластмассовой изоляцией), а «умножение сечения на определенный кратный», которая получается путем умственного расчета. Из таблицы видно, что кратность уменьшается с увеличением сечения.
(2) «Два с половиной пяти раза вниз на девять, вверх и вниз на один» относится к изолированным проводам с алюминиевым сердечником различного поперечного сечения 2,5 мм2 и ниже, а его допустимая нагрузка по току составляет около 9-кратное количество поперечных сечений. Например, провод сечением 2,5 мм2, допустимая нагрузка по току составляет 2,5 × 9 = 22,5 (А).
Множественное соотношение между допустимой нагрузкой по току проводников сечением 4 мм2 и выше и числом сечений заключается в том, чтобы выстроиться в ряд по номеру провода, а кратные последовательно уменьшать на 1, а именно 4×8, 6×7, 10× 6, 16×5, 25×4.
(3) «Тридцать пять умножить на 3,5, удвоить по группам минус пять» означает, что допустимая нагрузка по току провода сечением 35 мм2 в 3,5 раза больше числа сечений, то есть 35×3,5=122,5 (А). От провода сечением 50 мм2 и выше кратное соотношение между токоведущей способностью и числом сечений становится группой из двух номеров проводов, причем кратные последовательно уменьшаются на 0,5. То есть токонесущая способность проводов 50 и 70мм2 в 3 раза больше числа сечений; текущая грузоподъемность 95 и 120мм2 проводов в 2,5 раза больше площади сечения и т.д.
(4) «Условия изменились, плюс конверсия, высокотемпературное обновление меди на 10%». Приведенная выше формула определяется изолированным проводом с алюминиевым сердечником и открытым покрытием при температуре окружающей среды 25°С.