alexxlab Способы определения сечения кабеля по его диаметру
Приобретая кабельно-проводные изделия под проект с конкретными параметрами энергопотребления, важно понимать, не занизил ли завод-изготовитель сечение токопроводящих жил. Более низкий, чем требуется, показатель площади «среза» проводника, может послужить причиной оплавления или возгорания изоляционного слоя кабеля или даже короткого замыкания. Это происходит потому, что при заниженном для определенной величины силы электротока сечении растет сопротивление и при циркуляции электротока выделяется больше тепла.
Расчет кабельного сечения кабеля по его наружному диаметру. Вариант № 1
При помощи штангенциркуля или микрометра
Чтобы вычислить кабельное сечение, достаточно знать диаметр проводника. Как правильно, для этого можно использовать обычный штангенциркуль или же микрометр, измерив им жилу со снятым изоляционным слоем.
Получив жильный диаметр, следует применить школьные знания и рассчитать площадь круга — это и будет искомое значение сечения кабельного изделия.
Примерный расчет величины проводникового сечения:
В наличии имеется 3-жильная марка ВВГнг без обозначений. После замера выясняется, что диаметр проводной жилы 5,6 мм. Подставляя данные в формулу, высчитываем сечение ВВГНг по диаметру:
Sкр=3,14*5,62/4=24,6 мм2
Ближайшая стандартная величина сечения составляет 25 мм2. Вывод: перед нами марко-размер ВВГнг 3х25.
Расчет кабельного сечения кабеля по его наружному диаметру. Вариант № 2
При отсутствии микрометра или штангенциркуля придется использовать простые подручные приспособления.
С одного из проводников необходимо снять изоляционный слой и произвести его наматывание на цилиндрический объект (подойдет обычная ручка или карандаш). Большее количество витков даст более точный результат.
Далее следует измерить линейкой ширину получившейся намотки и разделить это значение на число витков.
Рассчитанная величина — это и есть жильный диаметр, который теперь может быть подставлен в формулу по Варианту № 1.
Расчет кабельного сечения гибкого мультипроволочного кабельного изделия по его наружному диаметру.
Принципы вычислений аналогичны вышеописанным с поправкой на конструктивные особенности кабеля. Если измерять сечение мультипроволочного изделия без корректив, то полученный показатель будет слишком неточен, ведь между многочисленными проволоками всегда присутствует воздушный зазор.
Любым из способов, которые описаны в Вариантах № 1 или № 2, необходимо найти диаметр, а затем сечение одного из проводников мультипроволочного кабеля. Затем подсчитать их общее количество и умножить на полученную величину сечения.
Итак, расчеты завершены. Сравниваем результаты фактического сечения с указанными в маркировании кабельного изделия. Если они не совпадают, то перед предъявлением претензий магазину или производителю следует проверить, входит ли рассчитанное отклонение в диапазон допусков, которые четко прописаны в ГОСТе 22483-77.
Согласно требованиям этого документа, жильное сечение должно отвечать нормативам электросопротивления.
К примеру, для марки ВВГ с классом гибкости проводников 1 разброс допускаемых жильных диаметров, не противоречащих нормам ГОСТа 22483-77, будет следующим:
| Номинальное сечение, мм2 | Max. диаметр жилы, мм | Min. диаметр жилы исходя из max сопротивления по ГОСТ 22483-77, мм |
| 0,5 | 0,80 | 0,78 |
| 0,75 | 0,98 | 0,95 |
| 1 | 1,13 | 1,10 |
| 1,5 | 1,38 | 1,35 |
| 2,5 | 1,78 | 1,72 |
| 3 | 1,95 | 1,90 |
| 4 | 2,26 | 2,18 |
| 5 | 2,52 | 2,45 |
| 6 | 2,76 | 2,67 |
| 8 | 3,19 | 3,12 |
| 10 | 3,57 | 3,46 |
| 25 | 5,64 | 5,49 |
| 35 | 6,68 | 6,47 |
| 50 | 7,98 | 7,52 |
| 70 | 9,44 | 9,04 |
| 95 | 11,00 | 10,65 |
| 120 | 12,36 | 11,97 |
| 150 | 13,82 | 13,29 |
| 185 | 15,35 | 14,87 |
| 240 | 17,49 | 17,05 |
youtube.com/embed/oLFDT_YXQ7Q?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Как рассчитать поперечное сечение проводника
Капитальный ремонт это неизбежное мероприятие, которое предстоит сделать в любом жилом или хозяйственном помещении. Кроме внешних отделочных работ он предусматривает замену всех коммуникаций, в том числе и электропроводки, которую надо выбрать и купить. К сожалению, указанная на бирке или самом кабеле информация зачастую не соответствует действительности, хоть и на законных основаниях (в ГОСТах прописана допустимая погрешность) поэтому, чтобы обезопасить себя от покупки некачественного кабеля, надо знать как определить сечение провода.
Площадь поперечного сечения как электротехническая величина
От поперечного сечения зависит токопроводимость провода
В качестве примера сечения можно рассмотреть распил изделия под углом 90 градусов относительно поперечной оси.
Контур фигуры, получившейся в результате, определяется конфигурацией объекта. Кабель имеет вид небольшой трубы, поэтому при распиле выйдет фигура в виде двух окружностей определенной толщины. При поперечном рассечении круглого металлического прута получится форма круга.В электротехнике площадь ПС будет значить прямоугольное сечение проводника в отношении к его продольной части. Сечение жил всегда будет круглым. Измерение параметра осуществляется в мм2.
Начинающие электрики могут перепутать диаметр и сечение элементов. Чтобы определить, какая площадь сечения у жилы, понадобиться учесть его круглую форму и воспользоваться формулой:
S = πхR2, где:
- S – площадь круга;
- π – постоянная величина 3,14;
- R – радиус круга.
Если известен показатель площади, легко найти удельное сопротивление материала изготовления и длину провода. Далее вычисляется сопротивление тока.
Для удобства расчетов начальная формула преобразуется:
- Радиус – это ½ диаметра.
- Для вычисления площади π умножается на D (диаметр), разделенный на 4, или 0,8 умножается на 2 диаметра.
При вычислениях используют показатель диаметра, поскольку его неправильный подбор может вызвать перегрев и воспламенение кабеля.
Как и чем измерить диаметр провода (проволоки)
Для измерения диаметра провода подойдет штангенциркуль или микрометр любого типа (механический или электронный). С электронными работать проще, но они есть не у всех. Измерять надо саму жилу без изоляции, потому предварительно ее отодвиньте или снимите небольшой кусок. Это можно делать, если продавец разрешит. Если нет — купите небольшой кусок для тестирования и проводите измерения на нем. На очищенном от изоляции проводнике замеряете диаметр, после чего можно определить реальное сечение провода по найденным размерам.
Измерения диаметра провода микрометром более точные, чем механическим штангенциркулем
Какой измерительный прибор в данном случае лучше? Если говорить о механических моделях, то микрометр.
У него точность измерений выше. Если говорить об электронных вариантов, то для наших целей они оба дают вполне достоверные результаты.
Если нет ни штангенциркуля, ни микрометра, захватите с собой отвертку и линейку. Придется зачищать довольно приличный кусок проводника, так что без покупки тестового образца на этот раз вряд ли обойдетесь. Итак, снимаете изоляцию с куска провода 5-10 см. Наматываете проволоку на цилиндрическую часть отвертки. Витки укладываете вплотную один к другому, без зазора. Все витки должны быть полными, то есть «хвосты» провода должны торчать в одном направлении — вверх или вниз, например.
Определение диаметра провода при помощи линейки
Количество витков не важно — около 10. Можно больше или меньше, просто на 10 делить проще. Витки считаете, затем прикладываете полученную намотку к линейке, совместив начало первого витка с нулевой отметкой (как на фото). Измеряете длину участка, занятого проводом, потом его делите на количество витков. Получаете диаметр провода.
Вот так все просто.
Например, посчитаем каков размер проволоки, изображенной на фото выше. Количество витков в данном случае — 11, занимают они 7,5 мм. Делим 7,5 на 11, получаем 0,68 мм. Это и будет диаметр данного провода. Далее можно искать сечение этого проводника.
Общая информация о кабеле и проводе
При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.
Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку). Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.
Сводная таблица
Существуют таблицы, которые позволяют определить необходимо сечение используя сразу несколько параметров – ток, мощность, материал проводника и так далее.
Они более удобны в использовании и одна из них размещена ниже. В ней указано сечение провода по току и мощности, а также учитывается способ укладки.
Сечение провода по току и мощности – таблица для медных и алюминиевых проводниковИсточник tvz2.ru
Возможно, статья вышла несколько скучноватой и насыщенной техническими терминами. Однако изложенной в ней информацией пренебрегать не стоит. Поскольку от того, насколько правильно была выбрана проводка, зависит надёжность и безопасность функционирования домашней электросети.
Что значит поперечное сечение
Перед тем как раскрыть основное понятие, нужно расшифровать значение термина и понять, чем провод отличается от кабеля. Провод является проводником, который используется, чтобы соединить несколько участков электрической цепи. Может иметь одну или много токовых проводящих жильных элементов. Они в свою очередь могут быть голыми, изолированными, одножильными и многожильными.
Площадь среза проводника
Первые используются в воздушных линиях электрических передач.
Вторые применяются в электрических устройствах, щитках или шкафах. В быту они находятся внутри электрической проводки.
К сведению! Изолированные и одножильные проводники используются везде, а многожильные применяются там, где нужны изгибы с малым радиусом.
Что собой представляет поперечное сечение
Поперечным сечением называется фигура, которая образуется от проводникового рассечения плоскостью направления. Площадь, которая получена при перпендикулярном разрезе любого вида провода, указывается в квадратных миллиметрах. Это важный параметр для расчета электрической сети.
Сечение и способ укладки
Ещё один фактор который влияет на выбор сечения проводника – способ прокладки линий. Их существует два:
- открытый;
- закрытый.
При первом способе проводка укладывается в специальный короб или гофрированную трубу и находится на поверхности стены. Второй вариант предполагает замуровывание кабеля внутрь отделки или основного тела стен.
Здесь основное значение играет теплопроводность окружающей среды. В грунте тепло от кабеля отводится лучше, чем на воздухе. Поэтому при закрытом способе берутся провода с меньшим сечением чем при открытом. В таблице ниже указано как влияет способ укладки на сечение проводника.
Способ укладки и сечение проводникаИсточник m-strana.ru
Сечение по ГОСТу или ТУ
Большой ассортимент электротехнических товаров способствует быстрому решению задач, которые связаны с электромонтажными работами. Качество этой продукции играет очень важную роль и все товары должны соответствовать требованиям ГОСТ.
Как итог – рынок перенасыщен некачественным и дешевым товаром, который требуется перепроверять перед покупкой.
Если имеющиеся в торговых точках кабели подходящей стоимости не соответствуют заявленным характеристикам, единственное что можно сделать – приобрести провод с запасом по поперечному сечению. Резерв мощности никогда отрицательно не скажется качестве электропроводки.
Также будет нелишним обратить внимание на продукцию от производителей, дорожащих своим именем – хоть она и стоит дороже, но это гарантия качества, а замена проводки делается не так часто, чтобы на ней экономить.
Правило выбора площади сечения провода для максимального тока
Подобрать нужную площадь сечения медного провода исходя из максимального тока можно, используя такое простое правило:
Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.
Это правило дается без запаса, впритык, поэтому полученный результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, ток 32 Ампер. Нужен провод сечением 32/10 = 3,2 мм2. Выбираем ближайший (естественно, в бОльшую сторону) – 4 мм2. Как видно, это правило вполне укладывается в табличные данные.
Важное замечание. Это правило работает хорошо для токов до 40 Ампер. Если токи больше (это уже за пределами обычной квартиры или дома, такие токи на вводе) – надо выбирать провод с ещё большим запасом – делить не на 10, а на 8 (до 80 А)
То же правило можно озвучить для поиска максимального тока через медный провод при известной его площади:
Максимальный ток равен площади сечения умножить на 10.
И в заключение – опять про старый добрый алюминиевый провод.
Алюминий пропускает ток хуже, чем медь. Этого знать достаточно, но вот немного цифр. Для алюминия (того же сечения, что и медный провод) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди всего на 20%. При токах до 80 А алюминий пропускает ток хуже на 30%.
Для алюминия эмпирическое правило будет таким:
Максимальный ток алюминиевого провода равен площади сечения умножить на 6.
Считаю, что знаний, приведенных в данной статье, вполне достаточно, чтобы выбрать провод по соотношениям “цена/толщина”, “толщина/рабочая температура” и “толщина/максимальный ток и мощность”.
Вот в принципе и всё что хотел рассказать про площадь сечения проводов. Если что-то не понятно или есть что добавить – спрашивайте и пишите в комментариях. Если интересно, что я буду публиковать на блоге СамЭлектрик дальше – подписывайтесь на получение новых статей.
Цели расчета
Поперечное сечение проводов для освещения
Рассчитывать параметры площади сечения проводника необходимо с несколькими целями:
- получение необходимого количества электричества для запитки бытовых приборов;
- исключение переплат за неиспользуемый энергоноситель;
- безопасность проводки и предотвращение возгораний;
- возможность подключения высокомощной техники к сети;
- предотвращение оплавления изоляционного слоя и коротких замыканий;
- правильная организация осветительной системы.
Оптимальное сечение провода для освещения – 1,5 мм2 для линии, 4-6 мм2 на вводе.
Сфера применения
Поперечное сечение на чертеже изображено в виде фигуры, которая образована делением детали плоскостью. Используется в электротехнике, электричестве, когда рассматривается проводниковая жила под прямым углом к его продольной половине. Через поделенную жилу проходят электроны.
Обратите внимание! Диаметр жилы — это не сечение. Для определения площади жилы нужно использовать специальную формулу определения круга.
Зная, какая величина разреза провода, длина и удельное сопротивление, можно узнать, какое имеет сопротивление проводник электротоку, проходящий сквозь его структуру. Если неправильно подобрать разрез проводника, это может привести к возгоранию электрической проводки в системе в результате его перегрева, оплавления.
Вам это будет интересно Особенности коэффициента пульсации
Строительство — основная сфера применения проводов
Целью расчета площади поперечного сечения может быть получение нужного количества электроэнергии для нормальной работы электрических приборов, исключение переплат неиспользуемым энергоносителем, подключение мощной техники к сетевому напряжению, предотвращение возгорания участка, исключение оплавки слоя изоляции, предотвращение появления короткого замыкания в бытовой и промышленной сетях.
Также это может быть получение правильной организации системы освещения.
К сведению! Нормальным сечением проводника для освещения является показатель 1,5 мм² для линии и 4-6 мм² для ввода.
Расчет сечения многожильного проводника
Многожильный провод представляет собой несколько отдельных жил. Расчет его сечения осуществляется следующим образом:
- Находится показатель площади сечения у одной жилы.
- Пересчитываются кабельные жилы.
- Количество умножается на поперечное сечение одной жилы.
При подключении многожильного проводника его концы обжимаются специальной гильзой с использованием обжимных клещей.
Выбор кабеля по таблицам ПУЭ и ГОСТ
При покупке провода рекомендуется посмотреть стандарт ГОСТ или условия ТУ, по которым изготовлено изделие. Требования ГОСТ выше аналогичных параметров технических условий, поэтому следует предпочитать продукцию, выполненную по стандарту.
Таблицы из правил устройства электроустановок (ПУЭ) представляют собой зависимость силы передаваемого по проводнику тока от сечения жилы и способа укладки в магистральной трубе.
Допустимая сила тока уменьшается по мере увеличения отдельных жил или применения многожильного кабеля в изоляции. Явление связано с отдельным пунктом в ПУЭ, который оговаривает параметры максимально допустимого нагрева проводов. Под магистральной трубой понимается короб, в том числе пластиковый или при укладке проводки пучком на кабельном лотке.
Загрузка …
Параметры в таблицах указаны с учетом рабочей температуры жилы 65°С и только фазовых проводов (нулевые шины не учитываются). Если в трубе помещения уложен стандартный трехжильный кабель под подачу однофазного тока, то его параметры учитываются по столбцу данных для одного двухжильного провода. Ниже приведена информация для кабелей, изготовленных из разных материалов. Следует учитывать, что таблицы применяются для выбора проводов. В случае определения типа кабелей используются другие данные, которые также имеются в ПУЭ.
Вторым способом выбора кабеля являются таблицы стандарта ГОСТ 16442-80, которые существуют в двух вариантах — для медных и .
В данной информации выбор осуществляется в зависимости от типа прокладки и количества жил в кабелях.
В чем измеряется поперечное сечение
После определения диаметра указанными способами площадь сечения можно определить по формуле или специальной таблице. Измеряется она в квадратных миллиметрах. Данная единица измерения производная согласно единой международной системе измерений.
Вам это будет интересно Опасность напряжения шага
Мера измерения
При этом разрез жил всегда круглый.
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.
Особенности самостоятельного расчета
Самостоятельное вычисление продольного сечения выполняется на жиле без изоляционного покрытия. Кусочек изоляции можно отодвинуть или снять на отрезке, приобретенном специально для тестирования. Вначале понадобится определить диаметр и по нему найти сечение. Для работ используется несколько методик.
При помощи штангенциркуля
Способ оправдан, если будут измеряться параметры усеченного, или бракованного кабеля. К примеру, ВВГ может обозначаться как 3х2,5, но фактически быть 3х21. Вычисления производятся так:
- С проводника снимается изоляционное покрытие.
- Диаметр замеряется штангенциркулем. Понадобится расположить провод между ножками инструмента и посмотреть на обозначения шкалы. Целая величина находится сверху, десятичная – снизу.
- На основании формулы поиска площади круга S = π (D/2)2 или ее упрощенного варианта S = 0,8 D² определяется поперечное сечение.
- Диаметр равен 1,78 мм. Подставляя величину в выражение и округлив результат до сотых, получается 2,79 мм2.
Для бытовых целей понадобятся проводники с сечением 0,75; 1,5; 2,5 и 4 мм2.
С использованием линейки и карандаша
Вычисление ПС с помощью линейки и карандаша
При отсутствии специального измерителя можно воспользоваться карандашом и линейкой.
Операции выполняются с тестовым образом:
- Зачищается от изоляционного слоя участок, равный 5-10 см.
- Получившаяся проволока наматывается на карандаш. Полные витки укладываются плотно, пространства между ними быть не должно, «хвостики» направляются вверх или вниз.
- В конечном итоге должно получиться определенное число витков, их требуется посчитать.
- Намотка прикладывается к линейке так, чтобы нулевое деление совпадало с первой намоткой.
- Замеряется длина отрезка и делится на количество витков. Получившаяся величина – диаметр.
- Например, получилось 11 витков, которые занимают 7,5 мм. При делении 7,5 на 11 выходит 0,68 мм – диаметр кабеля. Сечение можно найти по формуле.
Точность вычислений определяется плотностью и длиной намотки.
Таблица соответствия диаметра проводов и площади их сечения
Если нет возможности пройти тестирование диаметра или сделать вычисление при покупке, допускается использовать таблицу. Данные можно сфотографировать, распечатать или переписать, а затем применять, чтобы найти нормативный или популярный размер жилы.
| Диаметр кабеля, мм | Сечение проводника, мм2 |
| 0,8 | 0,5 |
| 0,98 | 0,75 |
| 1,13 | 1 |
| 1,38 | 1,5 |
| 1,6 | 2 |
| 1,78 | 2,5 |
| 2,26 | 4 |
| 2,76 | 6 |
| 3,57 | 10 |
При покупке электрокабеля понадобится посмотреть параметры на этикетке. К примеру, используется ВВНГ 2х4. Количество жил – величина после «х». То есть, изделие состоит из двух элементов с поперечным сечением 4 мм2. На основании таблицы можно проверить точность информации.
Чаще всего диаметр кабеля меньше, чем заявлен на упаковке. У пользователя два варианта – применять другой или выбрать с большей площадью сечения кабель по диаметру. Выбрав второй, понадобится проверить изоляцию. Если она не сплошная, тонкая, разная по толщине, остановитесь на продукции другого изготовителя.
Выбор толщины провода и автоматического выключателя, исходя из потребляемой мощности и тока
Ниже – таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока.
А в правом столбце – выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.
Таблица 2
| Макс. мощность, кВт | Макс. ток нагрузки, А | Сечение провода, мм2 | Ток автомата, А |
| 1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
| 3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
| 4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
| 5 | 22.7 | 4 | 25 |
| 6 | 27.3 | 4 | 32 |
| 7 | 31.8 | 4 | 32 |
| 8 | 36.4 | 6 | 40 |
| 9 | 40.9 | 6 | 50 |
| 10 | 45.5 | 10 | 50 |
| 11 | 50.0 | 10 | 50 |
| 12 | 54. 5 | 16 | 63 |
| 13 | 59.1 | 16 | 63 |
| 14 | 63.6 | 16 | 80 |
| 15 | 68.2 | 25 | 80 |
| 16 | 72.7 | 25 | 80 |
| 17 | 77.3 | 25 | 80 |
Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата – поменьше.
Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току, либо сечение провода по мощности.
А также – выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.
В этой таблице данные приведены для следующего случая.
- Одна фаза, напряжение 220 В
- Температура окружающей среды +30 0С
- Прокладка в воздухе или коробе (в закрытом пространстве)
- Провод трехжильный, в общей изоляции (кабель)
- Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
- Достижение потребителем максимальной мощности – крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.
Если температура окружающей среды будет на 20 0С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.
Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например
- возможное в будущем увеличение нагрузки
- большие пусковые токи
- большие перепады температур (электрический провод на солнце)
- пожароопасные помещения
нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору – обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.
Толщину провода можно узнать не только из справочных данных. Существует эмпирическое (полученное опытным путем) правило:
Зачем нужно проводить расчет нагрузки кабеля?
Этот вопрос часто возникает при прокладке проводки в квартире или своём доме. Сначала считаются все планируемые нагрузки, а потом определяется необходимое сечение провода. Потом приобретается нужный материал в магазине и производится монтаж электропроводки в доме.
В результате эксплуатации новой проводки сначала «выбивает» автомат на электрощитке, а потом обнаруживается повреждение провода. Причём он часто оказывается полностью расплавленным, в результате чего и произошло короткое замыкание. Получается, что сделаны неправильные расчёты, и как узнать минимально допустимое значение сечение провода в таком случае?
Чтобы избежать серьёзных перегрузок, необходимо подсчитать, сколько электрических приборов в квартире будет задействовано одновременно. Среди самых мощных бытовых приборов, которые обычно используются дома при приготовлении пищи и создания нашего комфорта, можно выделить:
- электроплиту;
- кондиционер;
- микроволновку;
- электрочайник;
- утюг;
- стиральную и посудомоечную машины;
- кофемолку;
- пылесос.
Потребляемая мощность этой бытовой техники колеблется от 1 до 2 киловатт (за исключением электроплиты).
Расчёт для многожильного провода
Многожильный провод (многопроволочный) представляет собой свитые вместе одножильные проволоки. Кто хоть немного дружит с математикой, тот прекрасно понимает, что необходимо посчитать количество этих проволочек в многожильном проводе. После этого измеряется сечение одной тонкой проволочки и умножается на их общее количество. Рассмотрим следующие варианты.
Расчёт с помощью штангенциркуля
Измерение проводится штангенциркулем с обычной шкалой (или микрометром). У опытных мастеров этот инструмент всегда находится под рукой, но не все же профессионально занимаются электрикой.
Для этого на примере кабеля ВВГнг разрежьте ножом толстую оболочку и разведите жилы в разные стороны.
Потом выберете одну жилу и зачистите ножом или ножницами. Далее произведите замер этой жилы. Должен получиться размер 1,8 мм. В качестве доказательства правильности измерения обратитесь к расчетам.
Полученная в результате вычисления цифра 2,54 мм2 – это фактическое сечение жилы.
Измерение с помощью ручки или карандаша
Если у вас не оказалось под рукой штангенциркуля, то можно воспользоваться подручными методами, используя карандаш и линейку. Сначала возьмите измеряемый провод, зачистите его и намотайте на карандаш или ручку так, чтобы витки ложились вплотную друг другу. Чем больше витков, тем лучше. Теперь подсчитаем количество намотанных витков и измерим их общую длину.
К примеру, получилось 10 витков с общей длиной намотки 18 мм. Нетрудно подсчитать диаметр одного витка, для этого общую длину делим на количество витков.
В результате всех производимых расчётов по формуле получите искомый диаметр жилы. В этом случае он составляет 1,8 мм. Так как диаметр одной жилы известен, то нетрудно посчитать сечение всего провода ВВГнг по известной уже формуле.
Можно заметить, что результаты получились равными.
Использование таблиц
Как можно узнать и измерить сечение кабеля, если под рукой не оказалось ни штангенциркуля, ни линейки, ни микрометра. Вместо того чтобы ломать себе голову над сложными математическими формулами, достаточно вспомнить, что есть уже готовые таблицы значений для измерения сечения кабеля. Существуют, конечно, очень сложные таблицы с множеством параметров, но, в принципе, для начала достаточно воспользоваться самой простой из двух колонок. В первой колонке вписывается диаметр проводника, а во второй колонке приводятся готовые значения сечения провода.
Таблица сечения проводя для закрытой проводки
Существует и другой «приблизительный» метод, который не требует измерения толщины отдельных проводков. Можно просто измерить сечение (диаметр) всего толстого свитка. Таким методом обычно пользуются опытные электрики. Они могут узнать сечение кабеля как «на глаз», так и с помощью инструментов.
{SOURCE}
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.
Материал изготовления провода
Как известно, медный и алюминиевый провода имеют разное сопротивление, равно как и различный срок службы, из чего можно сделать вывод, что и расчеты по мощности или току их сечения требуется производить отдельно.
Медный провод, как уже упоминалось, требуется меньшей толщины, чем алюминиевый, при одинаковой нагрузке на кабель, и вот почему. Удельное сопротивление у алюминия выше, чем у меди, а потому токовые потери больше. А как раз за счет этого и идет нагрев кабеля, так как бытовые электроприборы не разбирают, посредством какого материала на них поступило напряжение. Они берут именно столько, сколько им необходимо.
А вот медь, которая имеет сопротивление, равное 0,017 Ом*кВ мм/м. потребляет на нагрев меньшее количество электроэнергии, чем алюминий с его удельным сопротивлением в 0.028 Ом*кв. мм/м. В результате нагрев меди меньший, провод необходим тоньше, а коэффициент полезного действия медного кабеля выше.
Именно по этому, несмотря на высокую стоимость по сравнению с алюминием, медные провода более востребованы на рынке электротехники.
Разница между сечениями проводов на 220 и 380 вольт
Измерение кабеля | Площадь поперечного сечения провода
При покупке инвертора для автодома в комплекте были кабели. К сожалению, не было информации о сечении этих кабелей. Поскольку инвертор может потреблять ток до 200 А, я хотел бы убедиться, что кабели выдержат ток и что дом на колесах не сгорит.
Рисунок 1: Поставляемый кабель неизвестного сечения (Источник изображения: Michael Marwell)
Как узнать, могут ли поставляемые провода выдерживать такой ток?
Максимальная допустимая нагрузка по току и максимально допустимая максимальная защита предохранителями зависит от типа установки, температуры окружающей среды и других параметров для различных сечений и определяется нормами. Итак, я должен определить сечение кабеля.
Как измерить сечение кабеля?
Прямое измерение поперечного сечения невозможно. Однако я могу определить сечение кабеля различными способами.
Если у меня разные кабельные наконечники, я могу попробовать, какой из них подходит к кабелю, чтобы определить поперечное сечение. Если кабель не помещается в наконечник, сечение кабеля больше, и мне приходится выбирать проводной наконечник большего размера. Если кабель слишком ослаблен в наконечнике, я должен использовать наконечник меньшего размера. Конечно, в наконечник необходимо вставить только медный материал.
Другая возможность состоит в том, чтобы измерить диаметр кабеля микрометром и рассчитать по нему поперечное сечение. Для этого необходимо измерить диаметр медного проводника. Это очень надежно для однопроволочных проводников. Однако с гибкими многопроволочными кабелями важно не сжимать эти тонкие проволоки слишком сильно и, таким образом, получить неправильные измерения, а также обращать внимание на тот факт, что эти проволоки имеют определенное количество воздуха между отдельными жилами. Поэтому рекомендуется проводить измерения непосредственно рядом с изоляцией.
Рисунок 2: Измерение диаметра (Источник изображения: Michael Marwell)
Поперечное сечение A рассчитывается по формуле «Диаметр² x Pi / 4».
Я проверяю это измерение на кабеле, поперечное сечение которого мне известно. Я измеряю диаметр 3,1 мм. По расчету сечение составляет 7,5 мм². В Европе кабели производятся с определенным сечением, напр. 4 мм², 6 мм², 10 мм² и 16 мм². Конечно, также производятся более толстые и тонкие кабели. Однако, как правило, без промежуточных размеров. Следующие два значения будут либо 6 мм², либо 10 мм². Кабель 6 мм² должен иметь диаметр 2,8 мм, а кабель 10 мм² 3,6 мм. Так как при измерении я конечно не сжимал нити на 0,5 мм, а скорее недостаточно туго, то сечение 6 мм² ближе, а также соответствует известному мне значению сечения.
Здесь также следует учитывать происхождение кабеля. В Европе размер кабеля обычно указывается в мм² поперечного сечения, но также часто указывается AWG (американский калибр проводов). Однако эти значения следует проверять либо по таблице, либо по паспорту производителя кабеля.
Сечение также может быть напечатано непосредственно на кабеле. Это, конечно, был бы самый надежный способ определить поперечное сечение.
Сечение существующих кабелей, к сожалению, не указано, и без повреждения кабелей невозможно измерить медный материал. Итак, что еще я могу сделать?
Можно ли определить поперечное сечение по диаметру внешней изоляции?
Это тоже возможно, но это довольно ненадежная возможность определить поперечное сечение. Мои кабели имеют общий диаметр примерно 7 мм. Мне удалось найти таблицу с оттиском на кабеле с указанием толщины изоляции, диаметра и сечения кабеля. В таблице я вижу, что диаметр 7,3 мм соответствует сечению кабеля 10 мм².
Рисунок 3: Измерение внешнего диаметра (Источник изображения: Michael Marwell)
Поскольку я смог найти таблицу со значениями, я уверен, что правильно определил этот кабель. Без этой таблицы такое измерение будет крайне неточным. Если вычесть толщину изоляции, 2 * 1 мм, из измеренных 7 мм, то медный проводник будет иметь диаметр 5 мм, в результате получится сечение 19,6 мм². Кабель 10 мм² соответствует диаметру 3,6 мм.
Для сравнения, измеренный ранее кабель сечением 6 мм² имеет наружный диаметр 5,3 мм и изоляцию 2*0,8 мм, поэтому я бы рассчитал диаметр медной жилы 3,7 мм или сечение 10,7 мм².
Эти расчеты показывают, что поперечное сечение кабеля может быть надежно определено по внешнему диаметру только в том случае, если кабель можно четко идентифицировать по паспорту производителя.
После всего этого я решил, что не буду использовать входящие в комплект кабели для своего дома на колесах, поскольку обнаружил, что поперечное сечение слишком мало для максимально возможных 200 А. Кроме того, входящие в комплект кабели были согнуты производителем более чем минимальный радиус изгиба позволит.
20.3: Сопротивление и удельное сопротивление — Физика LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 2681
- OpenStax
- OpenStax
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните понятие удельного сопротивления.
- Используйте удельное сопротивление для расчета сопротивления определенных конфигураций материала.
- Используйте термический коэффициент удельного сопротивления для расчета изменения сопротивления в зависимости от температуры.
Зависимость сопротивления от материала и формы
Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор на рис. 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра \(R\) прямо пропорционально его длине \(L\), аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же аналогично потоку жидкости по трубе). На самом деле \(R\) обратно пропорциональна площади поперечного сечения цилиндра \(A\).
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Однородный цилиндр длиной \(L\) и площадью поперечного сечения \(A\). Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы оказывают различное сопротивление потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление \(\rho\) вещества так, что сопротивление \(R\) объекта прямо пропорционально \(\rho\). Удельное сопротивление \(\rho\) — это внутреннее свойство материала, не зависящее от его формы или размера. Сопротивление \(R\) однородного цилиндра длины \(L\), площади поперечного сечения \(A\), сделанного из материала с удельным сопротивлением \(\rho\), равно \[R = \ гидроразрыв {\ Rho L} {A}. \label{20.4.1}\] В таблице ниже приведены репрезентативные значения \(\rho\). Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. Проводники имеют наименьшее удельное сопротивление, а изоляторы — наибольшее; полупроводники имеют промежуточное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободного заряда, в то время как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут свободно перемещаться. Полупроводники занимают промежуточное положение, имея гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладая свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников используются в современной электронике, что будет рассмотрено в последующих главах.
Таблица \(\PageIndex{1}\) содержит репрезентативные значения ρ. Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. Проводники имеют наименьшее удельное сопротивление, а изоляторы — наибольшее; полупроводники имеют промежуточное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободного заряда, в то время как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут свободно перемещаться.
Пример \(\PageIndex{1}\): Расчет диаметра резистора: нить накала фары
Нить накала автомобильной фары изготовлена из вольфрама и имеет холодное сопротивление 0,350 Ом . Если нить представляет собой цилиндр длиной 4,00 см (можно свернуть в спираль для экономии места), то каков ее диаметр?
Стратегия
Мы можем преобразовать уравнение \(R=\frac{ρL}{A}\), чтобы найти площадь поперечного сечения \(A\) нити на основе данной информации. Тогда его диаметр можно найти, предполагая, что он имеет круглое поперечное сечение. 9{–5}м\). {\circ} C\) или меньше) удельное сопротивление \(\rho\) зависит от изменения температуры \(\Delta T\), как выражается в следующем уравнении \[\rho = \rho_{0} \left( 1 + \alpha \Delta T \right) , \label{20.4.2}\] где \(\rho_{0}\) — исходное удельное сопротивление и \(\alpha\) это Температурный коэффициент удельного сопротивления. (См. значения \(\alpha\) в таблице ниже.) При больших изменениях температуры \(\alpha\) может варьироваться, или для нахождения \(\rho\) может потребоваться нелинейное уравнение. Обратите внимание, что \(\альфа\) положительно для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. У манганина (состоящего из меди, марганца и никеля), например, \(\альфа\) близка к нулю (трем цифрам на шкале в таблице), и поэтому его удельное сопротивление мало изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.
| Материал | Коэффициент α (1/°C) |
|---|
Обратите внимание, что \(\alpha\) для полупроводников, перечисленных в таблице, отрицательно, а это означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшаться \(\rho\) с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.
Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как \(R_{0}\) прямо пропорционально \(\rho\). Для цилиндра мы знаем \(R = \rho L / A\), и поэтому, если \(L\) и \(A\) не сильно меняются с температурой, \(R\) будет иметь ту же температурную зависимость как \(\ро\). (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на \(L\) и \(A\) примерно на два порядка меньше. чем на \(\rho\).) Таким образом, \[R = R_{0} \left( 1 + \alpha \Delta T \right) \label{20.4.3}\] есть температурная зависимость сопротивления объект, где \(R_{0}\) — исходное сопротивление, а \(R\) — сопротивление после изменения температуры \(\Delta T\). Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры. Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается. 9{\circ}C\right)\right] \\[4pt] &= 4.8 \Omega \end{align*}\]
Обсуждение
Это значение согласуется с примером сопротивления фары в 20.3.
ИССЛЕДОВАНИЯ PHET: СОПРОТИВЛЕНИЕ В ПРОВОДЕ
Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.
Рисунок \(\PageIndex{4}\): Сопротивление в проводеРезюме
- Сопротивление \(R\) цилиндра длиной \(L\) и площадью поперечного сечения \(A\) равно \(R = \frac{\rho L} {A}\), где \(\rho\) — удельное сопротивление материала.
- Значения \(\rho\) в таблице показывают, что материалы делятся на три группы: проводники, полупроводники и изоляторы .
- Температура влияет на удельное сопротивление; при относительно небольших изменениях температуры \(\Delta T\) удельное сопротивление равно \(\rho = \rho_{0}\left(1+\alpha\Delta T\right), где \(\rho_{0}\) равно исходное удельное сопротивление, а \(\alpha\) — температурный коэффициент удельного сопротивления.
- В таблице приведены значения \(\alpha\), температурного коэффициента удельного сопротивления.
- Сопротивление \(R\) объекта также зависит от температуры: \(R = R_{0} \left(1+\alpha \Delta T\right)\), где \(R_{0}\) исходное сопротивление, а \(R\) — сопротивление после изменения температуры.
Сноски
1 Значения сильно зависят от количества и типов примесей
2 Значения при 20°C.
Глоссарий
- удельное сопротивление
- Внутреннее свойство материала, независимое от его формы или размера, прямо пропорциональное сопротивлению, обозначаемое ρ
- температурный коэффициент удельного сопротивления
- эмпирическая величина, обозначаемая α , которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала при температуре
Эта страница под названием 20. 3: Resistance and Resistivity распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- ОпенСтакс
- Лицензия
- СС BY
- Версия лицензии
- 4,0
- Программа OER или Publisher
- ОпенСтакс
- Показать оглавление
- нет
- Метки
- удельное сопротивление
- сопротивление
- источник@https://openstax.