Сечение кабеля по току и мощности: Как правильно подобрать сечение провода по мощности и току?

Как рассчитать, выбрать сечение кабеля по мощности тока

Вопрос о том, как рассчитать сечение кабеля, неизменно возникает при планировании электромонтажных работ. Чтобы проводник АВБбШв 4х120 или изделия других типоразмеров работали долго и надежно, следует учитывать эксплуатационные нагрузки, которые определяют выбор в пользу того или иного решения. От правильного выбора проводов зависит и качество работы электрооборудования.

Задумываясь над тем, как выбрать сечение кабеля правильно, некоторые специалисты ориентируются исключительно на собственный опыт. Иногда выбранное сечение жил является подходящим, но в ряде случаев могут возникать ошибки, которые приводят к негативным последствиям. К примеру, если вместо проводника АВБбШв 4х240 вы выбрали неподходящий размер, то есть диаметр будет меньше или больше требуемого, это может представлять угрозу в плане безопасности подключения или стать причиной необоснованных финансовых затрат на материалы.

На какие параметры нужно обратить внимание при выборе сечения проводника?

Сечение ВБбШв 4х50 может существенно отличаться от аналогичного показателя других проводников. По этой причине, прежде чем сделать окончательный выбор, необходимо учесть все факторы. В их числе:

• Величина, длительность и мощность нагрузки на сеть;
• Номинальная сила тока;
• Пороговые показатели напряжения.

Нужно знать не только, как подобрать сечение кабеля, но и учитывать другие характеристики проводника. Он должен быть устойчивым к высоким температурам, чтобы избежать возгорания из-за перегрева или коротких замыканий. Проводник ВБбШв 4х120 и другие модели также должны обладать высокой устойчивостью к механическим повреждениям, вызванным случайным или намеренным воздействием.

Как правильно подобрать кабель по сечению жил, зависит и от условий проведения электромонтажа, поскольку в разных случаях степень влияния внешней среды на проводник может различаться.

Уменьшенное сечение кабеля

Планируя, как рассчитать сечение кабеля по мощности, важно избегать намеренного уменьшения диаметра. Такой подход позволит исключить риски возникновения опасной для здоровья и жизни людей ситуации. Если сечение занижено, происходит постоянный перегрев проводника из-за высокой плотности тока.

В подобных случаях слой изоляции провода ВБбШв 4х70 либо проводника другого типоразмера быстро разрушается, что приводит к короткому замыканию. Это может привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования, возгоранию, электротравмам обслуживающего персонала. Если для ВБбШв 4х240 установлено устройство автоотключения, оно будет регулярно срабатывать по причине перегрузки, что создаст определенные неудобства в работе.

Увеличенное сечение кабеля

Цены на кабельно-проводниковую продукцию существенно отличаются в зависимости от характеристик модели, и сечение играет не последнюю роль. Зная, как подобрать кабель по мощности, можно избежать чрезмерных расходов. У моделей с большим сечением жил цена выше, поэтому при обустройстве проводки в квартире или других объектах следует объективно оценивать свои текущие и потенциальные потребности.

В ряде случаев, если возникает вопрос, как выбрать сечение кабеля по мощности, целесообразно проводить монтаж проводки с определенным запасом. Это обойдется дороже, но зато при увеличении нагрузки на сеть вы не будете испытывать проблем.

При использовании проводника большего сечения, если установить автоматическое отключение, произойдет перегрузка следующих линий и не сработает свой автовыключатель.

Проведение расчетов

Перед началом монтажных работ необходимо ознакомиться, как рассчитать сечение кабеля по нагрузке, чтобы выбрать проводник с определенной мощностью. Ее значение не должно быть меньше, чем у подключаемого к сети оборудования. Существует три основных метода проведения расчета:

Расчет по мощности

Проще всего выяснить, как подобрать сечение кабеля по мощности. В этом случае нас интересует суммарная нагрузка на вводный кабель. Для начала необходимо определить и суммировать показатели мощности токопотребляющих устройств. Эта информация указана на корпусе прибора или в техпаспорте к нему.

После суммирования общую мощность умножают на 0,75. Этот коэффициент применяется, поскольку все существующие на объекте устройства обычно не подключаются к сети одновременно. Также при расчетах необходимо сделать поправку на потери напряжения в питающей сети. Сделать окончательный выбор в пользу АСБл-10 3х240 или другого типоразмера вам поможет специальная таблица, где указаны расчеты сечения кабелей с разным количеством жил при прокладке по воздуху или в земле.

Расчет диаметра по току

Многих мастеров интересует, как рассчитать сечение кабеля по току. Этот метод дает более точные результаты, чем предыдущий. Расчет диаметра по токовой нагрузке учитывает проходящий через проводник ток.

Для однофазной сети используют формулу: I = P/(U ∙cosφ)
P — мощность нагрузки, U — напряжение сети (220 В).

Также необходимо учесть условия электромонтажа, прибавить к активной токовой нагрузке 5 А, чтобы исключить возможную перегрузку при включении дополнительных приборов. Если вы не уверены, что расчет вручную проведен верно, стоит воспользоваться специальным онлайн-калькулятором для определения сечения кабеля.

При расчете по току также учитывается температура нагрева проводника при прохождении тока. У ВВГнг-LS 3х1.5 и проводов других типоразмеров имеется предельно допустимая температура разогрева жил, которая зависит от типа провода, материала изготовления изоляции, способа монтажа. Как правило, температура при нормальной работе составляет 70 °С, в аварийном режиме – 80 °С, при коротком замыкании – 120 °С.

При нагревании кабеля происходит отвод тепла наружу, чтобы исключить перегрев. В этом отношении многое зависит от окружающей среды, ее состава и влажности. При прокладке по воздуху и в грунте показатели будут существенно различаться.

Например, при подземной прокладке сети для увеличения тепловой проводимости грунта траншею засыпают глиной. Если провода проложены по воздуху, его теплопроводность низкая, поэтому нагрузку по току следует уменьшить.

Еще один важный нюанс – ухудшение свойств изоляции кабеля ВВГнг-LS 3х2.5 и других типов, что обусловлено постепенным высыханием изоляционного слоя.

Расчет по длине

Вопрос о том, как рассчитать сечение кабеля по длине, также очень важен.

Это обусловлено падением напряжения в сети, поскольку часть энергии тратится на нагрев. Из-за тепловых потерь к потребителю ее попадает меньше, чем было в начале линии.

Таким образом, проводник нужно выбирать не только по сечению жил, но и с учетом расстояния, на которое планируется передавать напряжение. Чем больше активные нагрузки, тем больше тока протекает через кабель, но и теплопотери также возрастут.

Если напряжение снижается, это сразу сказывается на работе токопотребляющих приборов, расположенных дальше остальных. Например, если речь идет об осветительных устройствах, то сразу станет заметно, что лампочки, расположенные далеко от блока питания, горят тускло, что в целом ухудшает качество освещенности объекта.

Избежать подобных проблем поможет грамотный расчет сечения проводов по длине. В первую очередь необходимо учесть потребности в энергии потребителя, находящегося на самом удаленном участке, который в формуле обозначается буквой L.

Необходимо рассчитать, каковы потери напряжения на участке L.

Расчет выполняют по следующей формуле:
∆U = (Pr + Qx)L/U,
где P и Q — активная и реактивная мощность, r и x — активное и реактивное сопротивление участка L, а U — номинальная величина напряжения, при котором достигается нормальная работа оборудования.

Допустимые значения ∆U для нормальной работы силовых цепей и систем освещения жилых помещений не должны быть больше ±5 %. Для освещения промышленных сооружений и общественных зданий этот показатель составляет от +5 % до -2,5 %.

Подключение оборудования

При обустройстве силовой сети потребители могут подключаться к ней разными способами. Можно равномерно распределить нагрузки по линии или создать подключение в конце сети. Также может использоваться такой вариант, как обустройство двух линий, одна из которых обладает равномерно распределенными нагрузками и подключается к другой.

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

При строительстве дома или замене старой электропроводки необходимо произвести расчет проводника по его пропускной способности. Это защитит домашнюю сеть от перегрузки. Как производить расчет, что влияет на пропускную способность кабеля? Об этом будет указано ниже, но сначала вспомним, что такое электрический ток.

• Для чего необходим расчет кабеля
• Что необходимо знать для правильного выбора провода?
• Что будет, если неправильно рассчитать сечение
• Что влияет на нагрев проводов
• Как рассчитать сечение кабеля по мощности?
• Таблица сечения медного кабеля по току, ПУЭ-7
• Таблица сечения алюминиевого кабеля по току, ПУЭ-7
• Выбор сечения кабеля по силе тока
• Расчет сечения кабеля по длине

Для чего необходим расчет кабеля

Металл, из которого изготавливают жилы провода или кабеля, имеет какое-то сопротивление. Когда электроны, а в металлах именно они являются основными носителями заряда, сталкиваются с таким сопротивлением, они производят работу, нагревая проводник.

Если сечение или диаметр провода достаточный, то такой нагрев незначительный, в противном случае нагрев будет существенным, а это уже грозит плохими последствиями.

Расчет необходимого сечения кабеля позволяет создать такие рабочие условия, при которых температура не будет повышаться выше допустимого значения. Второстепенная задача, которая стоит при расчете, может предусматривать подключение в дальнейшем дополнительного электрооборудования.

Для протяженных линий такое вычисление поможет определить потерю напряжения в самой дальней точке линии. При неправильном расчете для дальних потребителей напряжения может не хватить, особенно в час пик, что приведет к их неправильной работе или отказу вообще.

Может возникнуть и такая ситуация: расчет сечения проводов и кабелей был произведен правильно, но не был учтен график работы мощных потребителей. В этом случае может возникнуть перегрузка линии.

Что необходимо знать для правильного выбора провода?

При покупке провода или кабеля стремятся достичь оптимального соотношения цена – надежность. Что в это входит? Рассмотрим несколько составляющих:

• материал металла;
• количество проволок в жиле;
• защитные оболочки;
• соотношение цен проводов разного сечения;
• минимальный диаметр проводника.

В основном используют кабеля с медными или алюминиевыми жилами. Алюминий дешевле, но имеет большее сопротивление по сравнению с медью. С другой стороны, он легче и имеет защитную пленку из оксида алюминия.

Предостережение! Алюминий легко ломается, особенно если его надрезать при зачистке. Оксидная пленка имеет большое сопротивление, а это мешает соединять такой проводник с медью, которая усиливает окисление.

Поскольку электроны в основном движутся во внешнем слое проводника, то многопроволочные жилы способны пропускать больший ток, чем однопроволочные. Увеличение сечения провода в два раза увеличит его пропускную способность менее чем в два раза. Поэтому для экономии металла берут два и более провода меньшего сечения вместо одного с большим сечением.

Совет! Кабели с дополнительной защитой хуже сгибаются, тяжелее и уменьшают теплоотдачу. Кроме того, они дороже, поэтому без крайней необходимости ими лучше не пользоваться.

Используемые формулы выбора сечения кабеля позволяют подобрать нужный кабель, но они не учитывают автоматические выключатели, стоящие на защите сети. Поэтому необходимо также ориентироваться на используемые в квартире автоматы, а точнее, на их ток отсечки. Если выбранный провод не выдержит такой нагрузки, его нужно заменить проводом с большим сечением.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Неправильный расчет может привести к двум противоположным результатам:

• кабель будет иметь недостаточное сечение;
• кабель будет иметь избыточное сечение.

В первом случае жилы кабеля будут перегреваться, изоляция будет быстрее стареть, при худшем сценарии возможно возгорание провода. Малое сечение может вызвать большое падение напряжение на самых дальних разъемах, это может вызвать отключение электроприбора или его неправильную работу. Несоответствие сечения кабеля к установленным автоматам, может сделать их бесполезными.

Если у кабеля сечение больше необходимого это приведет к ненужным материальным расходам, утяжелению проводки. С другой стороны, небольшой запас по сечению позволит в дальнейшем подключать дополнительные электроприборы, не меняя проводки.

Что влияет на нагрев проводов

Нагревание провода зависит от двух факторов:

• источника теплоты;
• эффективность охлаждения.

Тепло дают электроны. При движении по материалу они сталкиваются с атомами, вернее, с их внешними электронами и выбивают их с орбитали. В этот момент высвобождается энергия, в металлах это тепловая энергия. Поэтому, используя формулу расчета провода, обязательно нужно учитывать силу и плотность тока. Разберем это подробнее.

Упрощенно говоря плотность – количество электронов в поперечном срезе проводника. Зависит от самого материала и частично от напряжения. Особенно это заметно в полупроводниках, когда при увеличении напряжения увеличивается число носителей заряда. Сила тока – количество электронов, проходящих через поперечный срез за определенное время. Напрямую зависит от напряжения и сопротивления проводника.

Вывод. Чем больше плотность и сила тока, тем быстрее происходит нагрев металла.

Охлаждение кабеля зависит:

• от окружающей температуры;
• конструкции кабеля;
• способа прокладки;
• метода охлаждения.

Чем выше температура окружающей среды, тем большее сопротивление имеет кабель. Это увеличивает нагрев. Повышенная окружающая температура к тому же уменьшает охлаждение.

Чем больше слоев изоляции и чем она толще, тем хуже происходит отдача тепла. Открытые кабели охлаждаются быстрее, чем уложенные в каналы или короба. В горизонтальных коробах, где воздух стоит на месте, охлаждение хуже, чем в вертикальных, так как в последних происходит естественная циркуляция воздуха, улучшающая вентиляцию. Провода, проложенные на сквозняках или там, где работает вентилятор, будут охлаждаться лучше.

Как рассчитать сечение кабеля по мощности?

Для такого расчета имеются:

• таблицы;
• электронные калькуляторы;
• формулы.

Таблицы позволяют быстро, без дополнительных расчетов получить ответ. Однако это больше будет иметь рекомендательный расчет, не учитывающий особенности сети. Калькуляторы позволяют внести дополнительные условия и получить более точный ответ. Кто желает самостоятельно произвести расчет должен знать схему проведения вычислений. Формула сечения кабеля по мощности включает в себя:

• определение активной мощности для однофазной и полной мощности для трехфазной сети;
• по таблицам узнать коэффициенты: тепловые, потери, запас мощности и другие;
• определить силу тока;
• по таблице определить сечение, руководствуясь полученным значением тока.

Таблица сечения медного кабеля по току, ПУЭ-7

Пример расчета сечения кабеля по таблице можно посмотреть в ПУЭ – правила устройства электроустановок. Разные таблицы предназначены для определения сечения кабельных жил и проводов. Учитываются количество проводов, способ укладки. Для домашней сети, если провод уложен в лоток, это приравнивается к прокладке в трубе.

Таблица сечения алюминиевого кабеля по току, ПУЭ-7

Из-за разной проводимости ток для медного и алюминиевого провода с одинаковым сечением будет разный. Это отображено в таблицах. Причем таблицы могут быть отдельными для каждого металла или общими.

Выбор сечения кабеля по силе тока

Рассмотрим на практике, как можно пользоваться формулой расчета кабеля по току. Для однофазной сети используют следующую формулу: P = UI, где P – мощность в ваттах, U – напряжение в вольтах, I – сила тока в амперах. Определяем суммарную мощность электроприборов обычно работающих одновременно. Допустим, она составила 9, 85 кВт. Переводим в ватты, получается 9 850 Вт. Напряжение сети равно 230 В. Мощность делим на напряжение и получаем ток силой 42,8 А.

Будем покупать медный провод, проложенный в кабельном канале (трубе). Согласно таблице, два одножильных провода в трубе могут пропустить ток 46 А, если имеют сечение 6 мм2. Для алюминиевого провода это сечение будет равно 8 мм2, причем максимальный допустимый ток будет только 43 А. 

Расчет сечения кабеля по длине

Иногда нужно рассчитать сечение длинного провода, например, переноску. Для этого нужно знать, какая максимальная мощность будет подключаться к нему. Пусть это будет 2,5 кВт или 2 500 Вт. По формуле выше находим ток:

округлим до 12 А. Определяем сечение по таблице для открытого провода, оно будет равно для медного провода 1,5 мм2. Падение напряжения на конце переноски не должно превышать 5%.

Возьмем провод длиной 30 метров и рассчитаем его сопротивление по формуле:

Такое значение вполне допустимо.

Зная, как произвести расчет сечения кабеля, помогает прокладывать надежные линии электроснабжения, не прибегая к помощи специалистов.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Расчет сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

Планируете делать или дополнительно протянуть ЛЭП на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, неправильный расчет сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным затратам.

Очень важно провести расчеты еще на этапе проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжены со значительными затратами. Мы поможем вам разобраться с тонкостями расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросети.

Чтобы не обременять Вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты расчетов, предоставили информацию в доступной форме, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавлены тематические фото и видео материалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Содержание статьи:

• Расчет сечения по мощности потребителей
  • Этап №1 — расчет реактивной и активной мощности
  • Этап №2 – поиск коэффициентов одновременности и запаса
  • Этап №3 – выполнение геометрического расчета
  • Этап №4 – расчет силовой части на практике
• Расчет сечения тока
  • Этап №1 – расчет силы тока по формулам
  • Этап №2 — выбор подходящего сечения по таблицам
  • Этап №3 — расчет сечения токопровода на примере
• Расчет падения напряжения
• Нести пример расчета
• Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение токопроводов — доставка электрической энергии потребителям в необходимом количестве. Поскольку сверхпроводники недоступны при нормальных условиях эксплуатации, необходимо учитывать сопротивление материала проводника.

Расчет потребного сечения в зависимости от суммарной мощности потребителей на основании многолетнего опыта эксплуатации.

Галерея изображений

Фото

Различные типы кабеля для электромонтажных устройств

Различная толщина проводников для бытового использования

Количество жил в кабелях различных марок выполнение расчетов по формуле:

P = (P1 + P2 +..PN) * K * J ,

Где:

• P — мощность всех подключенных к расчетной ветке потребителей в Ваттах.
• P1, P2, PN — мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив в конце расчетов результат по вышеприведенной формуле, пора было обратиться к табличным данным.

Теперь необходимо выбрать нужный раздел по таблице 1.

Таблица 1. Сечение проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

Этап №1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Как правило, номиналы оборудования указывают активную мощность наряду с реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки всю полученную электрическую энергию с учетом КПД превращают в полезную работу: механическую, тепловую или другую ее форму.

Устройства с активной нагрузкой включают лампы накаливания, обогреватели и электрические плиты.

Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I ,

Где:

• P — мощность в ваттах;
• U — напряжение в В;
• I — сила тока в А.

Устройства с реактивным типом нагрузки могут накапливать энергию от источника, а затем возвращать ее. Такой обмен происходит за счет смещения синусоидального тока и синусоидального напряжения.

При нулевом смещении фаз мощность P = U * I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i — ток, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14)

К устройствам реактивной мощности относятся электродвигатели, электронные устройства всех размеров и назначений, а также трансформаторы.

При сдвиге фаз между синусоидальным током и синусоидальным напряжением мощность P = U * I может быть отрицательной (I, i — ток, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14 ). Устройство реактивной мощности возвращает накопленную энергию обратно в источник

Электрические сети строятся таким образом, чтобы по ним можно было передавать электрическую энергию в одном направлении от источника к потребителю.

Следовательно, возвращаемая энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и расходуется на нагревание проводников и других компонентов.

Реактивная мощность зависит от фазового угла между синусоидами напряжения и тока. Фазовый угол выражается через cosφ.

Чтобы найти полную мощность, используйте формулу:

P = Q/cosφ ,

Где Q — реактивная мощность в ВА.

Обычно в паспортных данных на прибор указывают реактивную мощность и cosφ.

Пример : в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАР и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

Если cosφ найти не удалось, то для подавляющего большинства бытовых электроприборов cosφ можно принять равным 0,7.

Этап №2 — поиск коэффициентов одновременности и наценки

K — безразмерный коэффициент одновременности, показывает, сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко бывает так, что все устройства одновременно потребляют электроэнергию.

Одновременная работа телевизора и музыкального центра маловероятна. Из установившейся практики К можно принять равным 0,8. Если вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J — безразмерный запас прочности. Он характеризует создание запаса мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, каждый год изобретаются новые и удивительные новые и полезные электроприборы. Ожидается, что к 2050 году потребление электроэнергии достигнет 84%. Обычно предполагается, что J составляет от 1,5 до 2,0.

Этап №3 — выполнение геометрического расчета

Во всех электрических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника — сечение жилы. Измеряется в мм ² .

Часто необходимо научиться правильно рассчитывать жилу провода.

В этом случае существует простая геометрическая формула для монолитного круглого провода:

S = π * R ² = π * D ² /4 , или наоборот

D = √ 4*S/π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h*m ​​ ,

Где:

• — S площадь жилы 900 мм0165 2 ;
• R — радиус сердцевины в мм;
• D — диаметр жилы в мм;
• h, м — ширина и высота соответственно в мм;
• π Является ли число пи равным 3,14.

Если вы приобретаете многожильный провод, у которого одна жила состоит из множества скрученных жил круглого сечения, то расчет ведется по формуле:

S = N * D ² /1,27 ,

Где N — количество проводов в жиле.

Провода со скрученными жилами из нескольких проволок, как правило, имеют лучшую проводимость, чем монолитные провода. Это связано с особенностями протекания тока по круглому проводнику.

Электрический ток – это движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения заряда смещается к поверхности проводника.

Еще одним преимуществом многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и используются в основном для стационарной прокладки.

Этап №4 — расчет силовой части на практике

Задача : Суммарная мощность потребителей на кухне 5000 Вт (имеется в виду пересчет мощности всех реактивных потребителей). Все потребители подключены к однофазной сети 220 В и питаются от одной ветки.

Таблица 2. Если в дальнейшем планируется подключение дополнительных потребителей, в таблице указаны требуемые мощности обычных бытовых приборов (+)

Решение :

Коэффициент одновременности K принимается равным 0,8. Кухня — это место постоянных инноваций, неважно, коэффициент безопасности J = 2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 Вт = 8 кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшее подходящее сечение проводника для однофазная сеть — медная жила сечением 4 мм ² . Аналогичное сечение провода с алюминиевым сердечником 6 мм ² .

Для одножильного провода минимальный диаметр будет 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Фотогалерея

Фото

На кухнях обычно сосредоточено наибольшее количество мощных потребителей электроэнергии и менее «прожорливых» бытовых приборов.

В санузлах и совмещенных санузлах тоже может быть внушительное количество электрооборудования.

В зависимости от мощности технического узла его питание осуществляется от общей или отдельной линии электропередачи. Расчеты производятся для группы розеток, для потребителей отдельных линий выбираются по мощности

К розеточному блоку, питаемому от одной ЛЭП, можно подключать только маломощные устройства: смесители, фены, кофемолки и т.п.

Микроволновые печи, варочные панели и электрические духовки требуют подключения к отдельной линии электропитания

Нормальная работа стандартной стиральной машины должна обеспечиваться отдельной линией электропитания

Обязательная прокладка отдельной ветки электроснабжения требует холодильников и электроплит

В гигиенических помещениях прокладываются отдельные линии для джакузи, электронных крышек для биде, душевых кабин

Помещение с максимальным количеством бытовой техники

Техническое оснащение санузлов и санузлы совмещенные

Подключить мощные электропотребители

Блок розеток для маломощной техники

Варочная панель требует правильного подключения

Электропроводка для стиральной машины

Раздельные силовые ветки для холодильников

Мощные энергопотребители в санузлах и санузлах

Расчет сечения по току

Расчет необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов даст более точные результаты. Такие расчеты позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в том числе термическую нагрузку, марку проволоки, тип прокладки, условия эксплуатации и т. д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

• выбор мощности всех потребителей;
• расчет токов, проходящих через проводник;
• подбор подходящего сечения по таблицам.

Для данного варианта расчета действующая мощность потребителей с напряжением принимается без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап №1 — расчет силы тока по формулам

Для тех, кто забыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в виде графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

«Классическое колесо» демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

Запишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/U _л ,

Где:

• I — сила тока, взятая в амперах;
• P — мощность в ваттах;
• U _l — напряжение сети в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника питания, бывает одно- и трехфазным.

Соотношение линейного и фазного напряжения:

1. U _l = U * cosφ в случае однофазного напряжения.
2. U _l = U * √3 * cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электропотребителей принять cosφ = 1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

1. U _l = 220 В для однофазного напряжения.
2. U _l = 380 В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I=(I1+I2+…IN)*K*J ,

Где:

• I — общий ток в амперах;
• И1..В — сила тока каждого потребителя в амперах;
• К — коэффициент одновременности;
• J — запас прочности.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, которые использовались при расчете общей мощности.

Возможен случай, когда в трехфазной сети по разным фазным проводникам протекает ток неодинаковой силы.

Это происходит, когда однофазные потребители и трехфазные потребители подключены к трехфазному кабелю одновременно. Например, запитан трехфазный автомат и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывается сечение многожильного провода? Ответ прост – расчеты производятся для наиболее нагруженного проводника.

Этап №2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭС) приведен ряд таблиц для выбора необходимого сечения жилы кабеля.

Электропроводность проводника зависит от температуры. Для металлических проводников сопротивление увеличивается с повышением температуры.

При превышении определенного порога процесс становится самоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, выше сопротивление и т. д., пока проводник не перегорит или не вызовет короткое замыкание.

В следующих двух таблицах (3 и 4) показано поперечное сечение проводников в зависимости от тока и способа монтажа.

Таблица 3. Сначала необходимо выбрать способ прокладки проводов, от этого зависит насколько эффективно происходит охлаждение (+)

Кабель отличается от провода тем, что все провода с собственной изоляцией на кабеле скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельной продукции написано в этой .

Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения жил, однако на практике сечения менее 3 мм2 открыто не прокладывают из соображений механической прочности (+)

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются следующие коэффициенты:

• 0,68, если 5-6 жил;
• 0,63 если выжило 7-9;
• 0,6 если жило 10-12.

К текущим значениям из столбца «открыто» применяются понижающие коэффициенты.

Нулевая и заземляющая жилы в число жил не входят.

По нормам ПЭС выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току производится не менее 50% фазной жилы.

Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого продолжительного тока при прокладке в земле.

Таблица 5. Допустимые длительные зависимости тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или в земле

Токовые нагрузки при открытой прокладке и при заглублении в землю различны. Их принимают равными, если укладка в грунт осуществляется с помощью лотков.

Таблица 6. Допустимые продолжительные зависимости тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или в земле

Следующая таблица (7) касается размещения временных линий электроснабжения (переносить, если для частного использования).

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных тросов, прожекторов, гибких переносных проводов. Используются только медные жилы

При прокладке кабелей в земле помимо теплоотводящих свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от вида и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабеля (+)

Расчет и выбор медных жил до 6 мм ² или алюминиевых до 10 мм ² проводимость как для постоянного тока.

В случае больших сечений можно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √T _pv

Где T _pv — отношение продолжительности включения к длительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для электропроводки особое внимание уделяется его огнестойкости.

Этап №3 — расчет сечения токопровода на примере

Задача : медный кабель для подключения:

• Трехфазный деревообрабатывающий станок мощностью 4000 Вт;
• Трехфазный сварочный аппарат мощностью 6000 Вт;
• бытовые приборы в доме общей мощностью 25 000 Вт;

Подключение осуществляется пятижильным кабелем (три фазных провода, один нейтральный и один заземляющий), проложенным в земле.

Изоляция кабельной продукции рассчитывается на определенное значение рабочего напряжения. Следует отметить, что указанное изготовителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

U _л = 220 * √3 = 380 В

Шаг № 2. Бытовые приборы, станки и сварочные аппараты имеют реактивную мощность, поэтому мощность машин и оборудования будет:

P _те = 25000/0,7 = 35700 Вт

P _{об. Сила тока, необходимая для подключения бытовой техники:}

I _те = 35700/220 = 162 А

Шаг № 4 . Ток, необходимый для подключения оборудования:

I _rev = 14300/380 = 38 А

Шаг № 5 . Необходимый ток для подключения бытовых приборов рассчитывается исходя из расчета одной фазы. По условию задачи выделяют три этапа. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты примем равномерное распределение:

I _те = 162/3 = 54 А

Шаг № 6. Ток на фазу:

I _f = 38 + 54 = 92 А

Шаг № 7 Не будет работать техника и бытовая техника при этом, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

I _f = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг № 8. Хотя кабель содержит 5 жил, учитываются только трехфазные жилы. По таблице 8 в столбе трехжильного кабеля в земле находим, что току 115 А соответствует сечение жилы 16 мм ² .

Шаг № 9 . По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристик земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг №10 . Необязательно рассчитайте диаметр жилы:

D = √(4*16/3,14) = 4,5 мм

Если расчет производился только по мощности, без учета особенностей кабеля, сечение жилы будет 25 мм ² . Расчет силы тока более сложен, но иногда позволяет сэкономить значительные средства, особенно если речь идет о многожильных силовых кабелях.

Подробнее о взаимосвязи между напряжением и током можно прочитать .

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения. Стандарты

PES требуют, чтобы поперечное сечение жилы кабеля было таким, чтобы падение напряжения составляло не более 5%.

Таблица 9. Удельное сопротивление обычных металлических жил (+)

В первую очередь это относится к низковольтным кабелям малого сечения.

Расчет падения напряжения следующий:

R = 2 * (ρ * L) / S ,

U _pad = I * R ,

6 % U 9032 У _{колодка} / У _лин ) * 100 ,

Где:

• 2 — коэффициент, обусловленный тем, что ток протекает обязательно в двух жилах;
• R — сопротивление проводника, Ом;
• ρ — удельное сопротивление жилы, Ом*мм ² /м;
• S — сечение жилы, мм ² ;
• У _{колодка} — падение напряжения, В;
• U _% — падение напряжения относительно U _lin , %.

С помощью формул можно самостоятельно произвести необходимые расчеты.

Нести пример расчета

Задача : рассчитать падение напряжения для медного провода с сечением одной жилы 1,5 мм ² . Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата общей мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.

Если вы хотите подключить к ветке электросети бытовой сварочный аппарат, то следует учитывать ситуацию, для которой предназначен кабель. Не исключено, что суммарная мощность работающих устройств может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Решение:

Шаг 1. Рассчитываем сопротивление медного провода по таблице 9:

R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

Шаг № 2. Ток, протекающий по проводнику:

I = 7000/220 = 31,8 А

Шаг № 3,4 90 Падение напряжения на проводе:

U _{колодка} = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

Шаг №4. Вычисляем процент падения напряжения: 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник большого сечения.

Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения жилы по формулам:

Рекомендации специалистов по выбору кабельно-проводниковой продукции:

Приведенные расчеты являются действительны для медных и алюминиевых жил промышленного назначения. Для других типов проводников суммарная теплоотдача рассчитывается предварительно.

На основании этих данных рассчитывается максимальный ток, который может протекать по проводнику без чрезмерного нагрева.

Если у вас есть вопросы по методике расчета сечения кабеля или вы хотите поделиться личным опытом, оставляйте комментарии к этой статье. Поле обратной связи расположено ниже.

Вероятностный подход к выбору площади поперечного сечения силового кабеля: наиболее экономичный расчет с помощью компьютера

. 2022 Декабрь 1;8(12):e12049.

doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e12049. электронная коллекция 2022 дек.

Ф Селим ¹ , Алмоатаз И Абдельазиз ² , Ибрагим Б.М. Таха ³ , Мохамед I Абдельванис ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет электротехники, инженерный факультет, Кафрелшейхский университет, Египет.
• ² Факультет электротехники, Инженерно-технологический факультет, Университет будущего в Египте, Каир, Египет.
• ³ Факультет электротехники, Инженерный колледж, Таифский университет, П. О. Box 11099, Taif 21944, Саудовская Аравия.

• PMID: 36531618
• PMCID: ПМС9747582
• DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e12049

Бесплатная статья ЧВК

F Селим и соавт. Гелион. 2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 Декабрь 1;8(12):e12049.

дои: 10.1016/j.heliyon.2022.e12049. электронная коллекция 2022 дек.

Авторы

Ф Селим ¹ , Алмоатаз И Абдельазиз ² , Ибрагим Б.М. Таха ³ , Мохамед I Абдельванис ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет электротехники, инженерный факультет, Кафрелшейхский университет, Египет.
• ² Факультет электротехники, инженерно-технологический факультет, Университет будущего в Египте, Каир, Египет.
• ³ Факультет электротехники, Инженерный колледж, Таифский университет, П.О. Box 11099, Taif 21944, Саудовская Аравия.

• PMID: 36531618
• PMCID: PMC9747582
• DOI: 10. 1016/j.heliyon.2022.e12049

Абстрактный

В этом исследовании представлена ​​практическая компьютерная программа проектирования сети силовых кабелей под названием «Графический пользовательский интерфейс силовых кабелей» (PCGUI). Эта программа предназначена в основном для академического образования, консультирования проектировщиков электротехники, основных инженеров и технического персонала с открытым исходным кодом и простым пользовательским интерфейсом. Являясь программой выбора кабелей низкого/среднего напряжения, PCGUI будет представлять собой неотъемлемую часть проектирования любой электрической системы, включая различные и сложные аналитические процедуры, основанные на различных международных стандартах (IEEE, IEC, BS, NEC, NPFA 70 и местные стандарты страны».). Программа MATLAB PCGUI предоставляет новый метод анализа и определения оптимизированной конструкции кабеля в зависимости от огромного количества файлов сценариев MATLAB и данных, подходящих для различных факторов и условий. К этим факторам и условиям относятся тип изоляции, температурный коэффициент, коэффициент группировки, допустимое падение напряжения, затраты на срок службы кабеля и т. д. PCGUI легко реализуется с минимальными усилиями и обеспечивает быстрое и экономичное проектирование с очень высокой точностью за счет ограниченного количества шагов ручного ввода. . После выполнения программы полученные результаты будут содержать полную экономичную конструкцию кабеля, стандартный номинал и тип автоматического выключателя, фактическую нагрузку кабеля по току, фактическое падение напряжения, а также основную и наиболее экономичную площадь поперечного сечения кабеля «CSA». на основе анализа затрат.

Ключевые слова: Графический пользовательский интерфейс; Коэффициент группировки; Тендер проекта; Температурный фактор.

© 2022 Автор(ы).

Заявление о конфликте интересов

w3.org/1999/xlink» xmlns:mml=»http://www.w3.org/1998/Math/MathML» xmlns:p1=»http://pubmed.gov/pub-one»> Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Блок-схема основных процедур…

Рисунок 1

Блок-схема основных процедур выбора кабеля по экономическим соображениям.

Рисунок 1

Блок-схема основных процедур выбора кабеля по экономическим соображениям.

Рисунок 2

Окно интерфейса PCGUI для кабеля…

Рисунок 2

Окно интерфейса PCGUI для проектирования кабелей.

фигура 2

Окно интерфейса PCGUI для проектирования кабелей.

Рисунок 3

Входы и выходы…

Рисунок 3

Входы и выходы Шага 1 в первом примере.

Рисунок 3

Входы и выходы Шага 1 в первом тематическом исследовании.

Рисунок 4

Второй выбор (входы/выходы) в…

Рисунок 4

Второй выбор (входы/выходы) на шаге 1 для первого тематического исследования.

Рисунок 4

Второй выбор (входы/выходы) на шаге 1 для первого тематического исследования.

Рисунок 5

Первый выбор в «Шаг…

Рисунок 5

Первый выбор на «Шаге 2» первого тематического исследования.

Рисунок 5

Первый выбор на «Шаге 2» первого тематического исследования.

Рисунок 6

Заключительный отчет «Результаты» за…

Рисунок 6

Заключительный отчет «Результаты» для первого тематического исследования без анализа затрат.

Рисунок 6

Заключительный отчет «Результаты» для первого тематического исследования без анализа затрат.

Рисунок 7

Заключительный отчет «Результаты» за…

Рисунок 7

Заключительный отчет «Результаты» первого тематического исследования с анализом затрат.

Рисунок 7

Заключительный отчет «Результаты» для первого тематического исследования с анализом затрат.

Рисунок 8

Результаты итогового отчета для…

Рисунок 8

Окончательный отчет о результатах второго тематического исследования без учета затрат.

Рисунок 8

Результаты итогового отчета по второму тематическому исследованию без учета затрат.

Рисунок 9

Заключительный отчет…

Рисунок 9

Заключительный отчет по второму тематическому исследованию с анализом затрат.

Рисунок 9

Заключительный отчет по второму тематическому исследованию с анализом затрат.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Оценка эффективности изоляции из сшитого полиэтилена действующих силовых кабелей 110 кВ.

  Дин М., Хе В., Ван Дж., Ван Дж. Дин М. и др. Полимеры (Базель). 2022 3 июня; 14 (11): 2282. doi: 10.3390/polym14112282. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 35683954 Бесплатная статья ЧВК.

• Компьютерное оптимальное проектирование гибкого кабеля в аэрокосмической технике на основе динамического моделирования по аналогии.

  Ду Х, Цзян Кью, Сюн В. Ду Х и др. Научный представитель 2022 г. 6 апреля; 12 (1): 5833. doi: 10.1038/s41598-022-09880-9. Научный представитель 2022. PMID: 35388134 Бесплатная статья ЧВК.

• Уравнение кабеля для общей геометрии.

  Лопес-Санчес Э.Дж., Ромеро Х.М. Лопес-Санчес Э.Дж. и соавт. Phys Rev E. 2017 Feb; 95 (2-1): 022403. doi: 10.1103/PhysRevE.95.022403. Epub 2017 13 февраля. Физика Ред. Е. 2017. PMID: 28297844

• Исследование технологии контроля изоляции высоковольтных кабелей в подземных угольных шахтах на основе дерева решений.

  Фу В, Сюй Ю, Гао Ю. Фу В. и др. Компьютер Intel Neurosci. 2022 23 мая; 2022:2247017. дои: 10.1155/2022/2247017. Электронная коллекция 2022. Компьютер Intel Neurosci. 2022. PMID: 35655513 Бесплатная статья ЧВК.

• Полиэтиленовые нанокомпозиты для изоляции силовых кабелей.

  Плеша И., Нотингер П.В., Станку К., Визброк Ф., Шлёгль С. Плеша I и др. Полимеры (Базель). 2018 24 декабря; 11 (1): 24. doi: 10.3390/polym11010024. Полимеры (Базель). 2018. PMID: 30960008 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Рекомендации

1. 1. Ионита И., Радулескуи К., Стихи и др. Поведение подземных силовых кабелей под действием стрессовых факторов.