Сечение провода по току пуэ: Выбор сечения кабеля по току, таблицы ПУЭ, расчет

ПУЭ 7. Выбор сечений проводников по нагреву | Библиотека

• 13 декабря 2006 г. в 18:44
• 2832563

• Поделиться

• Пожаловаться

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводников сечением до 6 мм², а для алюминиевых проводников до 10 мм

2 ток принимается как для установок с длительным режимом работы;

2) для медных проводников сечением более 6 мм², а для алюминиевых проводников более 10 мм² ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент

, где Т_ПЕ — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно — кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять как для установок с длительным режимом работы.

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл. 1.3.1.

1.3.6. На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 15% номинальной на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут., если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышает номинальной.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут. в пределах, указанных в табл. 1.3.2.

Таблица 1.3.1. Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Коэффициент предварительной нагрузки	Вид прокладки	Допустимая перегрузка по отношению к номинальной в течение, ч
		0,5	1,0	3,0
0,6	В земле	1,35	1,30	1,15
	В воздухе	1,25	1,15	1,10
	В трубах (в земле)	1,20	1,0	1,0
0,8	В земле	1,20	1,15	1,10
	В воздухе	1,15	1,10	1,05
	В трубах (в земле)	1,10	1,05	1,00

Таблица 1.

3.2. Допустимая на период ликвидации послеаварийного режима перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией

Коэффициент предварительной нагрузки	Вид прокладки	Допустимая перегрузка по отношению к номинальной при длительности максимума, ч
		1	3	6
0,6	В земле	1,5	1,35	1,25
	В воздухе	1,35	1,25	1,25
	В трубах (в земле)	1,30	1,20	1,15
0,8	В земле	1,35	1,25	1,20
	В воздухе	1,30	1,25	1,25
	В трубах (в земле)	1,20	1,15	1,10

Для кабельных линий, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны быть понижены на 10%.

Перегрузка кабельных линий напряжением 20-35 кВ не допускается.

1.3.7. Требования к нормальным нагрузкам и послеаварийным перегрузкам относятся к кабелям и установленным на них соединительным и концевым муфтам и концевым заделкам.

1.3.8. Нулевые рабочие проводники в четырехпроводной системе трехфазного тока должны иметь проводимость не менее 50% проводимости фазных проводников; в необходимых случаях она должна быть увеличена до 100% проводимости фазных проводников.

1.3.9. При определении допустимых длительных токов для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин, а также для жестких и гибких токопроводов, проложенных в среде, температура которой существенно отличается от приведенной в 1.3.12-1.3.15 и 1.3.22, следует применять коэффициенты, приведенные в табл. 1.3.3.

Таблица 1.3.3. Поправочные коэффициенты на токи для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

Условная температура среды, °С	Нормированная температура жил, °С	Поправочные коэффициенты на токи при расчетной температуре среды, °С
		-5 и ниже	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50
15	80	1,14	1,11	1,08	1,04	1,00	0,96	0,92	0,88	0,83	0,78	0,73	0,68
25	80	1,24	1,20	1,17	1,13	1,09	1,04	1,00	0,95	0,90	0,85	0,80	0,74
25	70	1,29	1,24	1,20	1,15	1,11	1,05	1,00	0,94	0,88	0,81	0,74	0,67
15	65	1,18	1,14	1,10	1,05	1,00	0,95	0,89	0,84	0,77	0,71	0,63	0,55
25	65	1,32	1,27	1,22	1,17	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,79	0,71	0,61
15	60	1,20	1,15	1,12	1,06	1,00	0,94	0,88	0,82	0,75	0,67	0,57	0,47
25	60	1,36	1,31	1,25	1,20	1,13	1,07	1,00	0,93	0,85	0,76	0,66	0,54
15	55	1,22	1,17	1,12	1,07	1,00	0,93	0,86	0,79	0,71	0,61	0,50	0,36
25	55	1,41	1,35	1,29	1,23	1,15	1,08	1,00	0,91	0,82	0,71	0,58	0,41
15	50	1,25	1,20	1,14	1,07	1,00	0,93	0,84	0,76	0,66	0,54	0,37	–
25	50	1,48	1,41	1,34	1,26	1,18	1,09	1,00	0,89	0,78	0,63	0,45	–

Elec. ru в любимой социальной сети ВКонтакте
Актуальные новости, мероприятия, публикации и обзоры в удобном формате.

Подписаться

Выбор сечения кабеля по току

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 4.3k. Опубликовано

02.11.2015

Содержание

• 1 Расчет сечения провода
• 2 Соотношение тока и сечения
  • 2.1 Трехфазное подключение
• 3 Алюминиевый провод
• 4 Выбор провода
• 5 Заключение по теме

В Правилах управления электроустановок четко расписано, сколько тока должна суммарно потреблять городская квартира, а, значит, кабель какого сечения должен быть в ней использован. Его параметры: площадь сечения 2,5 мм², диаметр 1,8 мм, токовая нагрузка 16 А. Конечно, увеличение количества бытовых приборов изменяет эти показатели, поэтому совет – использовать медный кабель площадью 4 мм², диаметром 2,26 мм, который будет выдерживать токовую нагрузку в 25 А.

Для частного дома эти эксплуатационные показатели также приемлемы. Но необходимо учитывать тот момент, что в квартире или доме электрическая схема разбивается на контуры (шлейфы), которые будут подвергаться различным нагрузкам в зависимости от мощности потребителя. Поэтому придется производить выбор сечения кабеля по току (таблица ПУЭ в данном случае хороший помощник).

Расчет сечения провода

Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть, каждый человек, не имея под рукой интернет, где в свободном доступе ПУЭ с таблицами имеется, может самостоятельно провести расчет сечения кабеля по току. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.

Если рассмотреть сечение кабеля, то это круг с определенным диаметром. Существует формула площади круга:

S= 3,14*D²/4, где 3,14 – это Архимедово число, «D» — диаметр измеренной жилы. Формулу можно упростить: S=0,785*D².

Если провод состоит из нескольких жил, то замеряется диаметр каждой, вычисляется площадь, затем все показатели суммируются. А как вычислить сечение кабеля, если каждая его жила состоит из нескольких тоненьких проводков? Процесс немного усложняется, но не сильно. Для этого придется подсчитать количество проводков в одной жиле, измерить диаметр одного проводка, вычислить его площадь по описанной формуле и умножить данный показатель на количество проводков. Это и будет сечение одной жилы. Теперь необходимо это значение умножить на количество жил.

Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, надо просто замерить диаметр одной жилы, состоящий из нескольких проводов. Снимать размеры надо аккуратно, чтобы не смять жилу. Обратите внимание, что этот диаметр не является точным, потому что между проводками остается пространство. Поэтому полученную величину надо умножить на снижающий коэффициент – 0,91.

Соотношение тока и сечения

Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее будет проходить. То же самое и с проводами. Чем больше их площадь, тем большей силы ток, через них пройдет. При этом кабель не будет перегреваться, что является самым важным требованием правил пожарной безопасности.

Поэтому связка сечение – ток является основным критерием, который используется в подборе электрических проводов в разводке. Поэтому вам необходимо сначала разобраться, сколько бытовых приборов и какой общей мощности будет подключены к каждому шлейфу. К примеру, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновка, кофемолка и кофеварка, электрочайник иногда посудомоечная машина. То есть, все эти прибору могут в один момент быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и используется суммарная мощность помещения.

Узнать потребляемую мощность каждого прибора можно из паспорта изделия или на бирке. Для примера обозначим некоторые из них:

• Чайник – 1-2 кВт.
• Микроволновка и мясорубка 1,5-2,2 кВт.
• Кофемолка и кофеварка – 0,5-1,5 кВт.
• Холодильник 0,8 кВт.

Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, можно подобрать ее сечение из таблицы. Не будем рассматривать все показатели данной таблицы, покажем те, которые преобладают в быту.

• Сила тока 16 А, сечение кабеля 2,7 мм², диаметр провода 1,87 мм.
• 25 А – 4,2 – 2,32.
• 32 А – 5,3 – 2.6.
• 40 А – 6,7 – 2,92.

Но тут есть нюансы. К примеру, вам необходимо подключить стиральную машину. Специалисты рекомендуют к таким мощным приборам из распределительного щита проводить отдельный контур, запитав его на отдельный автомат. Так вот потребляемая мощность стиральной машины – 4 кВт, а это ток силой 18 А. В таблице ПУЭ этого показателя нет, поэтому необходимо доводить его до ближайшего большего, а это 20 А, к которому подходит контур сечением 3,3 мм² диаметром 2,05 мм. Опять-таки, провода с таким значением нет, значит, доводим и его до ближайшего большего. Это 4 мм². Кстати, таблица стандартных размеров электрических проводов также есть в интернете в свободном доступе.

Внимание! Если под рукой не оказалось кабеля нужного сечения, то можно его заменить двумя, тремя и так далее проводами меньшей площади, которые соединяются параллельно. При этом суммарное их сечение должно совпадать с сечением номинала. К примеру, чтобы заменить кабель сечением 10 мм², можно вместо него использовать или два провода по 5 мм², или три по 2, 3 и 5 мм², или четыре: два по 2 и два по 3.

Трехфазное подключение

Трехфазная сеть – это три провода, по которым и движется ток. Соответственно нагрузка прибора, подключенного на три фазы, уменьшается в три раза на каждой фазе. Поэтому для каждой фазы можно использовать кабель меньшего сечения. Здесь тоже соотношение – в три раза. То есть, если сечение кабеля в однофазной сети равно 4 мм², то для трехфазной можно брать 4/1,75=2,3 мм². Переводим в стандартный больший размер по таблице ПУЭ – 2,5 мм².

Алюминиевый провод

В достаточно большом количестве домов и квартир еще присутствует электрическая разводка алюминиевым кабелем. Ничего плохого о нем сказать нельзя. Алюминиевый кабель прекрасно служит, и как показала жизнь, срок его эксплуатации практически ничем не ограничен. Конечно, если правильно подобрать его по току и грамотно провести соединение.

Так же как и в случае с медным кабелем, проведем сравнение алюминиевого по сечению, силе тока и мощности. Опять-таки, не будем рассматривать все, возьмем только ходовые параметры.

• Кабель сечением 2,5 мм² выдерживает силу тока, равную 16 А, и мощность потребителя 3,5 кВт.
• 4 мм² — 21 А – 4,6 кВт.
• 6 – 26 – 5,7.
• 10 – 38 – 8,4.

Выбор провода

Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.

Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.

Выбор кабеля по маркам. Тут оптимальный вариант – кабель ВВГ. Это медные провода с двойной пластиковой изоляцией. Если вам встретится марка «NYM», то считайте, что это все тот же ВВГ, только зарубежного исполнения.

Одножильный и многожильный кабель

Внимание! Использовать сегодня провода марки ПУНП запрещено. Для этого есть постановление Главгосэнергонадзора, которое действует аж с 1990 года.

Заключение по теме

Как видите, провести выбор сечения кабеля по силе тока, действующего в потребительской сети, не очень сложно. Практически нет необходимости заниматься какими-то сложными математическими манипуляциями. Для удобства всегда можно воспользоваться таблицами из правил ПУЭ. Главное – правильно подсчитать общую мощность всех потребителей, установленных на одном электрическом контуре.

выбор медных и алюминиевых проводов

В процессе постройки дома в любом случае будет монтироваться проводка. В этот период нужно особенно тщательно выбирать сечение проводов и максимальную необходимую мощность, которую они могут выдерживать. Для этого учитываются приблизительные данные обо всех потребителях электричества, приборах (начиная от кухонной, бытовой техники, заканчивая электрическим отоплением). В этих целях полагаются на длительно допустимые токи кабелей ПУЭ.

• Общая информация
• Расчёт по формуле
• Допустимая плотность
• Рекомендации по обустройству

Общая информация

Внутрення часть кабеля, по которой транспортируется ток, изготавливается из металла. Именно эту часть ещё называют сечением кабеля. В качестве единиц измерения используют квадратные миллиметры. В зависимости от сечения кабеля он будет способен пропускать напряжение определённой мощности. Ток, как известно, приводит к выделению тепла.

Эти температуры можно разделить на три разновидности:

• изоляция останется целой при прохождении тока по кабелю;
• изоляция расплавится, но внутренняя часть (металлическая) останется невредимой;
• металл расплавится от такой температуры.

Допуск может получить кабель только в первом варианте. Если изоляция при определённом уровне тока плавится, использовать такие провода нельзя. Также стоит отметить, что с уменьшением сечения провода будет возрастать его сопротивление, в связи с этим напряжение в кабеле будет падать. Но с другой стороны, увеличение сечения приводит к большой массе самого провода и его стоимости.

Если говорить о материалах, из которых изготавливается внутренняя часть кабеля, то в основном используют медь или алюминий. Медь более качественная и дорогая в связи с тем, что у неё более высокий уровень пропускной способности тока. Медь и алюминий имеют разные характеристики и физические свойства. Это важно учитывать, поскольку при одинаковом диаметре провода материалы будут выдерживать разные нагрузки.

Расчёт по формуле

Зная необходимую формулу, даже начинающий мастер без соответствующего опыта работы сможет определить необходимое сечение кабеля. Именно это значение нужно высчитывать, поскольку существуют кабели с одной жилой, двумя и более. То есть если изделие двужильное, то нужно учитывать общую площадь сечения двух жил. Преимуществом многожильных кабелей является то, что они более стойкие, гибкие. Они не «боятся» изломов при выполнении монтажных работ. В основном производители для изготовления такого варианта используют медь.

Для определения допустимого тока для медных проводов или алюминиевых одножильного типа можно применять такую формулу: S = число пи * d ² / 4 = 0.785 d ² . При этом S — это площадь в квадратных миллиметрах, а d — диаметр.

Для того чтобы рассчитать допустимый ток для алюминиевых проводов или с использованием любого другого материала, применяется формула: S = 0.785 * n * d ² . S — площадь, d — диаметр, n — число жил.

Диаметр провода можно определить с помощью микрометра или штангенциркуля, предварительно сняв изоляцию. Таким образом, можно сделать выбор сечения кабеля по току. Таблице ПУЭ такие расчёты будут отвечать.

Допустимая плотность

Плотность определить ещё проще. Для этого достаточно число ампер разделить на сечение. От этого показателя также будет зависеть очень много. В первую очередь плотность отвечает за стабильность работы электросети. Проводку можно разделить на два типа:

• открытую;
• закрытую.

Характерными особенностями открытой является лучшая плотность тока за счёт большой теплоотдачи. Закрытую необходимо покупать с поправкой в меньшую сторону, поскольку это может вызвать перегрев, короткое замыкание и даже пожар.

Расчёты тепла — довольно сложный процесс. На практике исходят из максимально допустимой температуры самого слабого элемента конструкции. Таким образом, максимально допустимая плотность тока — это величина, при которой пользоваться проводкой будет безопасно. При этом стоит учитывать и максимальную температуру окружающей среды.

Плотность меди в открытой проводке составляет 5 А/мм2, а закрытой 4 А/мм2. Плотность алюминия в открытой проводке 3.5 А/мм2, а в закрытой 3 А/мм2. В основном современные провода имеют изоляцию, сделанную из ПВХ или полиэтилена. Они допускают нагрев максимум до 90 градусов.

Также стоит разобраться с определением терминов открытая и закрытая проводка. Первый вариант всегда располагается в открытом пространстве. Прикрепляется к стене хомутами, может быть скреплена с тросом или быть натянутой по воздуху от стены до стены. Закрытая может находиться в лотках, трубах, быть замурованной в стене или под штукатуркой. Закрытой будет считаться проводка, если она находится в распределительных коробах или щитках. Её минусом можно считать меньшую степень охлаждения.

Рекомендации по обустройству

Обустройство и монтаж проводки, кроме других навыков, требует умений и общего понимания проектирования. При этом, если имеются довольно хорошие навыки в электромонтаже, хорошую электросеть не сделать. Бывают случаи, когда люди путают проектирование с оформлением какой-либо разрешающей документации в государственных органах.

Самый простой проект можно составить с помощью карандаша и листка бумаги. Для начала следует нарисовать приблизительный план всего помещения. Он необязательно должен быть пропорциональный, поскольку это только образец. Дальше следует прикинуть расположение всех будущих розеток. Нужно также узнать мощность всех потребителей электричества в доме: утюги, чайники, любые другие кухонные приборы, различная бытовая техника, лампочки и тому подобное.

Затем нужно определить, в каких помещениях будет большая нагрузка на электросеть, а в каких маленькая. Как правило, самым большим потребителем электричества в доме является кухня, так как там имеется множество различной бытовой техники. Кроме этого, на кухне иногда размещают и стиральную машину, что создаёт ещё более высокую степень нагрузки. Такой план позволит выбрать оптимальное сечение кабелей для каждого помещения.

При правильных подсчётах можно существенно сэкономить деньги на сечении проводки. Подсчитав нужное сечение, необходимо сложить весь требуемый метраж и получить общую стоимость такого оборудования. Каждая комната должна иметь свою линию и автоматический выключатель. В щитке их можно так и подписать «кухня», «спальня» и так далее. Если будет перепад напряжения, то автоматический предохранитель сработает и самостоятельно выключит подачу электричества.

Кроме этого, такой подход позволяет, к примеру, чинить розетку в спальне, предварительно выключив линию, а на кухне можно заниматься обычными делами, поскольку там подача электричества будет осуществляться.

В сырых помещениях нужно использовать проводку с двойной изоляцией. Рекомендуется покупать современные розетки и выключатели, основанные на европейском стандарте безопасности с применением заземления. При этом его ещё нужно правильно подключать. Одножильные медные провода лучше сильно не сгибать (небольшой угол допустим), поскольку это может привести к излому. Закрытые провода в шахтах и каналах должны лежать ровно. Но стоит отметить, что их нельзя зажимать, а в канале они должны размещаться свободно.

Устанавливая розетки и выключатели, следует оставлять несколько лишних сантиметров для страховки. При расчёте допустимого размера кабеля этот параметр также учитывается. Монтируя кабель, нужно обратить внимание на острые углы, которые могут повредить изоляцию провода, и удалить их. Затягивать клеммы при подключении необходимо особенно тщательно. Одножильные варианты нужно затягивать два раза. Это связано с их особенностью осадки, из-за чего со временем соединения ослабляются сами по себе.

Медные и алюминиевые провода несовместимы между собой по своим химическим характеристикам, то есть соединять их между собой нельзя. Если возникла особая потребность в этом, то нужно использовать специальные соединители, оцинкованные шайбы или клемы. Место, в котором они будут состыковываться, должно быть сухим.

Согласно общепринятым правилам, фазные провода (плюс) должны быть белого или коричневого цвета. Минус (заземление) — жёлто-зелёный цвет. Соблюдение расцветки повысит безопасность электросети в несколько раз.

В проекте любой комнаты, начиная от кухни и заканчивая спальней, очень важно правильно выбрать сечение кабеля по току. ПУЭ — основные нормы, на которые следует обращать внимание. Правильный выбор оборудования обеспечит хороший уровень пожаробезопасности.

Длительно допустимые токи кабелей ПУЭ – Tokzamer

Выбираем сечение кабеля по току с помощью таблиц ПУЭ и ГОСТ, особенности расчетов

Используя таблицу ПУЭ можно правильно выбрать сечение кабеля по току. Так, например если кабель будет меньшего сечения, то это может привести к преждевременному выходу из строя всей системы проводки или порче включённого оборудования. Так же неправильный выбор толщины кабеля может стать причиной пожара, который произойдёт из-за плавления изоляции провода при его перегреве из-за высокой мощности.

При обратном процессе, когда толщина кабеля будет взята со значительным запасом по мощности, может произойти лишняя трата денег для приобретения более дорогостоящего провода.

Как показывает практика, в большинстве случаев выбирать сечение кабеля по току следует исходя из показателя его плотности.

Таблицы ПУЭ и ГОСТ

Плотность тока

При проведении выбора сечения провода необходимо знать некоторые показатели. Так, например величина плотности тока в таком материале как медь составляет от 6 до 10 А/мм2. Такой показатель является результатом многолетних наработок специалистов и принимается исходя из основных правил регламентирующих устройство электрических установок.

В первом случае при плотности в шесть единиц предусмотрена работа электрической сети в длительном рабочем режиме. Если же показатель составляет десять единиц, то следует понимать, что работа сети возможна не длительное время во время периодических коротких включений.

Поэтому производить выбор толщины необходимо именно по данному допустимому показателю.

Приведенные выше данные соответствуют медному кабелю. Во многих электрических сетях до сих пор применяются и алюминиевые провода. При этом медный кабель в сравнении с последним типом провода имеет свои неоспоримые преимущества.

К таковым можно отнести следующее:

1. Медный кабель обладает намного большей мягкостью и в тоже время показатель его прочности выше.
2. Изделия, изготовленные из меди более длительное время не подвержены процессам окисления.
3. Пожалуй, самым главным показателем медного кабеля есть его более высокая степень проводимости, а значит и лучший показатель по плотности тока и мощности.

К самому главному недостатку такого кабеля можно отнести более высокую цену на него.

Показатель плотности тока для алюминиевого провода находится в диапазоне от четырёх до шести А/мм2. Поэтому его можно применять в менее ответственных сооружениях. Так же данный тип проводки активно применялся в прошлом веке при строительстве жилых домов.

Проведение расчетов сечения по току

При расчете рабочего показателя толщины кабеля, необходимо знать какой ток будет протекать по сети данного помещения. Например, в самой обычной квартире необходимо суммировать мощность всех электрических приборов, которые подключаются к сети.

В качестве примера для расчета можно привести стандартную таблицу потребляемой мощности основными бытовыми приборами, использующимися в обычной квартире.

Исходя и суммарной мощности, производится расчет тока, который будет течь по кабелям сети.

В этой формуле Р означает общую мощность, измеряемую в Ваттах, К1 – коэффициент, который определяет одновременную работу всех бытовых приборов (его величина обычно равняется 0,75) и U – напряжение в домашней сети равное обычно 220 Вольтам.

Данный показатель расчета тока поможет сделать оценку нужного сечения для общей сети. При этом необходимо так же учитывать и рабочую плотность тока.

Такой расчет можно принимать как приблизительный выбор. При этом более точные показатели могут быть получены с использованием выбора из специальной таблицы ПУЭ. Такая таблица ПУЭ является элементом специальных правил устройства электрических установок.

Ниже приведен пример таблицы ПУЭ, по которой возможно производить выбор сечения.

Как видно такая таблица ПУЭ кроме зависимости сечений от показателя по току ещё предусматривает и учёт материала, из которого изготавливаются провода, а так же и его расположение. Кроме этого в таблице регламентируется количество жил и величина напряжения, которая может быть как 220, так и 380 Вольт.

Расчет по току с применением дополнительных параметров

При расчете сечения на основе тока с использованием таблицы ПУЭ можно пользоваться и дополнительными параметрами.

Например, есть возможность учитывать диаметр жилы. Поэтому при определении сечения жилы применяют специальное оборудование под названием микрометр. На основе его данных определяется толщина каждой жилы. Потом с использованием значений ранее полученных токов и специальной таблицы производится окончательный выбор величины сечения жилы провода.

Если же кабель состоит из нескольких жил, то следует произвести замер одной из них и посчитать её сечение. После этого для нахождения окончательного значения толщины, показатель, полученный для одной жилы, умножается на их количество в проводе.

Полученное таким образом с использованием расчетов и таблицы ПУЭ значение сечения кабеля позволит создать в доме или квартире проводку, которая будет служить хозяевам на протяжении довольно долгого периода времени без возникновения аварийных или внештатных ситуаций.

Почему разные токи в ПУЭ и ГОСТ?

Важнейшая тема при проектировании электроснабжения – выбор кабелей по расчетному току. Я уже не раз касался данной темы и многие знают мою позицию, кто-то согласен, кто-то нет, однако, сегодня мне хочется копнуть немного глубже…
А все началось с этого:

В общем, я решил проверить слова Александра Шалыгина. Кстати, должен сказать, что я очень признателен Александру за его ответы на спорные ответы по проектированию, однако, порой я с ним не согласен.
Есть у меня статья: По какому нормативному документу необходимо выбирать сечение кабеля?
В ней я недавно разместил ответ Шалыгина по выбору кабелей.

В вопросе и ответе упоминают лишь ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.52-2011, ни слова не сказано про ГОСТ 31996-2012.

ГОСТ 31996-2012 – это ведь документ, которому должна соответствовать кабельная продукция. Есть еще другие документы, но мы их не будем касаться, т.к. проверять будем на примере кабеля с ПВХ изоляцией.

Должен сказать, что ответ его был опубликован в 2017г, после того как вышел ГОСТ 31996-2012.

Основная мысль в том, что в разных документах приводятся разные значения токов из-за разных температур воздуха, земли, а также удельного сопротивления земли.

ТНПА	Темп. жил	Темп. воздуха	Темп. земли	Удельное сопротивление земли, К*м/Вт
ПУЭ	+65	+25	+15	1,2
ГОСТ Р 50571.5.52-2011	+70	+30	+20	2,5
ГОСТ 31996-2012	+70	+25	+15	1,2

Первое что бросается в глаза, так это то, что в ПУЭ и ГОСТ 31996-2012 приняты одни и те же температуры воздуха, земли и удельного сопротивления земли. Следовательно, в этих документах должны быть одни и те же длительно допустимые токи.

В вопросе речь идет о кабеле АПвБШвнг 4×120. При этом ток определяют по таблице 1.3.7 ПУЭ. В ПУЭ вообще нет таблицы для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Чтобы сделать наш эксперимент более чистым, заменим кабель АПвБШвнг 4×120 на АВБбШв 4×120 и посмотрим токи в разных документах при прокладке в земле.

ТНПА	Допустимый ток АВБбШв-4×120 в земле, А
ПУЭ (таблица 1.3.7)	295*0,92=271,4
ГОСТ Р 50571.5.52-2011 (таблица В.52.4)	169
ГОСТ 31996-2012 (таблица 21)	244*0,93=226,92

Если у нас формулы одни и те же, то почему в ПУЭ и ГОСТ 31996-2012 представлены разные токи? Почему у нас токи не совпали до третьего знака?

271,4-226,92=44,48А – а это около 16%.

Поскольку в ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.52-2011 токи приведены для разных условий, то давайте попытаемся привести токи к одним и тем же условиям.

1 Посчитаем допустимый ток кабеля АВБбШв-4×120 при прокладке в земле при температуре земли +15 градусах и удельном сопротивлении 1,2 К*м/Вт по ГОСТ Р 50571. 5.52-2011.

Согласно таблице В.52.16 методом интерполяции определим поправочный коэффициент для удельного сопротивления 1,2 К*м/Вт:

Удельного сопротивления 1,2 К*м/Вт

169*1,412=238,6А – ток с учетом удельного сопротивления земли 1,2 К*м/Вт.

Однако, температуру земли мы должны принять +15 градусов. Согласно таблице В.52.15 – поправочный коэффициент 1,05. Единственный нюанс в том, что этот коэффициент для прокладки кабелей в трубах в земле. На мой взгляд, при прокладке непосредственно в земле мы должны принимать этот же коэффициент.

238,6*1,05=250,5А – ток с учетом температуры земли +15 градусов.

271,4-250,5=20,9А – а это около 8%.

2 Посчитаем допустимый ток кабеля АВБбШв-4×120 при прокладке в земле при температуре земли +20 градусах и удельном сопротивлении 2,5 К*м/Вт по ПУЭ.
Согласно таблице 1.3.23 методом интерполяции определим поправочный коэффициент:

Удельном сопротивлении 2,5 К*м/Вт

271,4*0,81=219,8А – ток с учетом удельного сопротивления земли 2,5 К*м/Вт.

Согласно таблице 1.3.3 – поправочный коэффициент 0,95 при температуре земли +20 градусов.

219,8А*0,95=208,8А – ток с учетом температуры земли +20 градусов.

208,8-169=39,8А – а это около 19%.

Что я этим хотел показать?

Если привести все документы к одним условиям, то в ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.52-2011 представлены более высокие допустимые токи для кабелей и отличаются от ГОСТ 31996-2012, тем самым можно манипулировать разными документами при обосновании сечения кабеля.

На практике редко обращают внимание на температуру воздуха, земли, а также на удельное сопротивление земли. Возможно, где-то на севере либо в жарких тропиках к этому нужно относиться серьезнее.

Я вам категорически не советую использовать ПУЭ при выборе сечения кабеля, особенно при прокладке кабелей в земле.

Если кабели выбирать по ГОСТ Р 50571.5.52-2011, то сети у нас получаются более защищенными. Зачастую у нас не известны значения удельного сопротивления земли, поэтому можно воспользоваться рекомендациями Шалыгина.

В идеале нужно знать удельное сопротивления земли, чтобы правильно выбрать кабель, если речь идет о прокладке кабелей в земле. При этом вы должны понимать, что не так просто увеличить сечение кабеля. Для проектировщика это просто цифра, а для заказчика — деньги, с которыми он не очень торопится расставаться.

Практически всегда я выбираю кабели по ГОСТ 31996-2012, тем более что в РБ ГОСТ Р 50571.5.52-2011 не действует =)

1 Правила устройства электроустановок.

2 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 (Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки).

3 ГОСТ 31996-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3кВ).

P.S. Надеюсь ничего не напутал =)

Письмо от 21.07.2014 № 10-00-12/1188 (РОСТЕХНАДЗОР)

О внесении изменений в Правила устройства электроустановок

Выбор того, каким документом руководствоваться (ГОСТ или ПУЭ) зависит от конкретной ситуации.
Одновременно сообщаем, что необходимость применения вышеуказанных документов в конкретных условиях определяется проектировщиком, который несет ответственность за ненадлежащее составление технической документации, включая недостатки в ходе строительства, а также в процессе эксплуатации объекта (ст. 761 Гражданского кодекса).

Длительно допустимые токи кабелей ПУЭ

Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.

Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.

Таблица 1.3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.

Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.

Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм 2 он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.

Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1.3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.

Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.

Листаем ПУЭ дальше и смотрим пункт 1.3.10. Тут сказано, что все номинальные токи, указанные в таблице, рассчитаны исходя из температуры жил +65С 0 , окружающего воздуха +25С 0 и земли +15С 0 . Таким образом получается, если на улице теплая погода +25С 0 , а мы проложили кабель сечением 2,5мм2 открыто и по нему протекает ток величиной 30А, то температура его жил должна быть +65С 0 . Вы представляете себе эту температуру? Ее даже не сможет выдержать ваша рука. Конечно для изоляции может эта температура и нормальная, но признаюсь честно, что я не хочу чтобы у меня дома жилы кабелей имели температуру +65С 0 .

Делаем вывод что, если кабель имеет хорошее охлаждение, то для того чтобы его жилу нагреть до критической температуры необходимо, чтобы по нему протекал больший ток. Поэтому в таблицах ПУЭ 1. 3.4 и 1.3.5 присутствует разброс по величине номинального тока в зависимости от способа прокладки, т.е. от условий его охлаждения.

Теперь давайте разберем, что означает в столбцах таблиц прокладка кабеля в одной трубе и т.д. В том же пункте ПУЭ 1.3.10. написана следующая фраза:.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Я ее понимаю так, что при подсчете количества проводов при использовании многожильных кабелей, нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Также если сеть 3-х фазная, то здесь еще не принимается в расчет нулевой рабочий проводник N.

Поэтому получаем, что когда мы используем 3-х жильный кабель у себя дома, то у него не учитывается нулевой защитный проводник. Для такого кабеля нужно смотреть столбец в таблице для «одного двухжильного». Если вы дома используете 5-ти жильный кабель для подключения 3-х фазной нагрузки, то у него уже не учитываются две жилы — это нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Для такого кабеля нужно смотреть в таблице столбец как для «одного трехжильного».

Нулевой защитный проводник в расчет не принимается, так как по нему не протекает ток, он соответственно не греется и не оказывает теплового влияния на свои соседние жилы. В трехфазном кабеле протекает ток в трех жилах, которые греют друг друга и поэтому жилы этого кабеля нагреваются до температуры +65С 0 при меньшем токе, чем однофазный кабель.

Также если вы прокладываете провода в кабель-каналах (коробах) или пучками на лотках, то в таблицах ПУЭ это понимается как прокладка в одной трубе.

Вот вроде бы и разобрались с этими волшебными таблицами из ПУЭ )))

Теперь давайте всю полученную информацию подытожим. Для примера я возьму самый распространенный кабель в домах — это 3х2,5. Данный кабель 3-х жильный и поэтому мы у него не считаем третью жилу. Если мы его прокладываем не открыто, а в чем-нибудь (в коробе и т.д.), то значение длительного номинального тока нужно выбирать из столбца «для прокладки в одной трубе одного двухжильного». Для сечения 2,5 мм 2 мы получает 25А. В принципе мы его можем защитить автоматическим выключателем на 25А, что многие и делают. Когда данный автомат сработает из-за перегрузки, то кабель будет иметь температуру выше +65С 0 . Лично я не хочу, чтобы кабели у меня дома могли нагреваться до такой высокой температуры. Вот из каких соображений:

1. Автомат срабатывает от перегрузки при токе превышающем его номинал более чем на 13%, т.е 25Ах1,13=28,25А. Этот ток уже будет завышенным для кабеля сечением 2,5мм2 и соответственно жилы кабеля нагреются больше чем на +65С 0 .
2. Современный кабель имеет заниженное сечение, чем заявлено на его изоляции. Если взять кабель сечением 2,5мм 2 , то реальное его сечение может оказаться 2,3мм 2 , а то и меньше. Это наша действительность. Вы сейчас уже не сможете найти в продаже кабель соответствующий заявленному сечению. Если на нем будет написано ГОСТ, то уже с большой уверенностью я могу сказать, что его сечение будет меньше на 0,1-0,2 мм 2 . Я делаю такой вывод, так как нами уже измерено множество кабелей и разных производителей, на которых написано ГОСТ.

Исходя из вышесказанного лично я всегда буду защищать кабель сечением 2,5мм 2 , автоматическим выключателем номиналом 16А. Это позволит сделать запас по току 25-16=9А. Этот запас может снизить риски перегрева кабеля из-за задержки срабатывания автомата, из-за заниженного сечения и не позволит жилам кабеля нагреться до температуры +65С 0 . С выбором номиналов автоматических выключателей для других сечений я поступаю аналогичным способом. Я и вам советую придерживаться такого мнения при выборе пары автомат + кабель.

Если вы не согласны с моим мнением, то пожалуйста выскажете это в комментариях. Нам всем будет полезно найти правильное решение в этом нелегком выборе )))

Длительно-допустимый ток кабеля

Длительно-допустимый ток кабеля обозначает параметры токов, при которых наблюдается пиковый подъем температуры до своего максимума. На изменении данной характеристики больше всего влияет эксплуатационный режим, сечение токопроводника и наружные условия в плане влажности и температуры. Эти колебания происходят под воздействием данных факторов.
Содержание:

Причины нагрева кабеля

Для любой сети, проектируемой для бытового использования или на крупном промышленном объекте, обязательно потребуется грамотно рассчитать сечение кабельно-проводниковых элементов. Корректно выполнить данную работу поможет знание причин изменения температуры в проводниках.

Физическая природа такого явления, как электрический ток, заключается в четко направленном перемещении заряженных частиц, происходящем под влиянием электрополя. В рабочем процессе электроны вынуждены преодолевать существующие в кристаллической решетке внутренние связи на молекулярном уровне. Из-за этого наблюдается образование значительного количества тепловой энергии.

Как и у любого другого явления, есть как негативные, так и положительные аспекты подобного свойства. В различных устройствах, к примеру, утюгах, чайниках, печах, такой эффект положен в основу конструкции. А вот минусом становится угроза разрушения изоляции, что грозит поломкой и даже воспламенением техники. Каждая такая ситуация – это превышение установленного лимита длительной токовой нагрузкой.

К чрезмерному перегреву приводит:

• небрежный выбор параметров сечения. Перед подключением кабеля к прибору нужно убедиться в наличии запаса мощности кабеля порядка 30-40% к номинальному рабочему значению потребления;
• плохое качество контактов обязательно послужит причиной нагрева и может закончиться возгоранием. Устранить опасность нередко можно своевременной профилактикой в виде подтягивания в местах соединения;

• использование скрутки для алюминиевых и медных жил недопустимо. Следует воспользоваться клеммниками.

Получить корректные данные требуемого сечения можно делением суммы номинальных мощностей потребителей энергии на показатель напряжения. После этого не составит труда определиться с сечением, используя таблицы.

Расчет длительно допустимого тока кабеля

Избежать слишком большого повышения температуры можно только при грамотном выборе кабеля. Нужный рабочий режим обеспечивает оптимальное сечение проводника.

Для выполнения данного условия особую важность имеют два критерия – потеря в пределах нормы напряжения и допускаемая величина нагревания. Первый параметр сказывается на состоянии воздушных коммуникаций, а второй – на магистралях под землей.

Важно учитывать, сила тока Ip была сопоставима с аналогичной величиной по нагреву Iд. Таким образом обеспечивается соответствие конкретного показателя температуры проводника, протекающему в нем определенное время, любому току. Последний параметр представляет собой рассматриваемую нами величину.

В ходе расчета длительно допустимого тока кабеля принимается во внимание наибольшая положительная температура наружной среды. Базовое значение характеристики последнего значения в таблицах ПУЭ для установок в помещениях и на улице берется в пределах 250°С, и для подземной прокладки не менее 70-80 см – 150 градусов.

Важный нюанс – намного быстрее и проще воспользоваться таблицами допустимых значений, чем формулами. Подобный метод будет оптимальным при потребности уточнить приспособленность кабеля к воздействию на участке цепи номинальной нагрузки.

Условия теплоотдачи

Данный процесс протекает с максимальной эффективностью при находящемся во влажной среде кабеле. На параметры большое влияние имеют структура почвы и содержание в ней влаги.

Наиболее корректные результаты получаются при точном определении состава грунта с уточнением его показателей сопротивления при помощи специальных таблиц. При необходимости уменьшить теплоотдачу делается изменение структуры засыпки и ее трамбовка. К примеру, глина обладает большей теплопроводностью, чем гравий и песок. Из этого следует, что вместо камней и шлака гораздо целесообразнее воспользоваться суглинком и похожим материалами.

Минимальные значение токовых нагрузок применяются в ситуациях с расположением проводников в кабель-каналах и других вариантах воздушных линий. Оптимальным методом для нормальной эксплуатации будет расчет для работы и обычном длительном режиме, и в аварийном. Кабеля ПВХ могут выдержать короткое замыкание с допустимой температурой в 1200°С, а с бумажным слоем изоляции – до 2000 градусов.

Существует обратная пропорциональная зависимость между температурным сопротивлением проводника и показателями теплоемкости наружной среды. При этом есть разница в условиях охлаждения изолированных и не имеющих оболочки проводов.

Во время расчета важно предусмотреть снижение длительности токовой нагрузки в каждой линии при нахождении в общей траншее сразу нескольких кабелей.

Длительно допустимый ток по ПУЭ

Особая система правил разработана для обеспечения безопасности в ходе всех мероприятий, касающихся электроэнергии. Последнее 7-е издание ПУЭ предусматривает регламент всех рабочих процессов, условия монтажа, профилактического обслуживания, ремонта и обеспечения безопасности персонала. Подробно описаны требования по допустимому длительному току для множества вариантов с разным сечением, используемым металлом, видом кабеля, способом укладки.

Все документы по безопасности находятся в 3-ей главе в разделе№1. Здесь рассмотрены все значения допустимого тока в таблицах 3. 1. 7. 4 – 3. 1. 7. 11.

Более наглядно можно понять все нюансы нормативов ПУЭ при построении стандартной таблицы с выполнением выделения подсетей и вычислением для них по отдельности наибольшего значения тока и мощности.

Таблица длительно допустимых токов для кабелей

Всегда следует помнить о порядке значимости определенных критериев при определении параметров сечения. Обычно следует определяться в такой последовательности:

1. Основные технические характеристики и тип линии.
2. Номинальная мощность рабочей нагрузки.
3. Особенности тока.
4. Планируемые к установке аппараты защиты.
5. Подбор с учетом вышеуказанных факторов проводки.

Есть таблица, где указаны длительно допустимые токи для медных кабелей в изделиях с изоляционным слоем ПВХ, а также с другими видами покрытия.

На практике нередко отдается предпочтение алюминию, как более дешевому варианту монтажа. Для подобных случаев производится свой расчет, который определяет допустимый длительный ток для алюминиевого кабеля с необходимым уровнем параметров точности.

Длительно допустимые токи кабелей согласно ПУЭ

В процессе постройки дома в любом случае будет монтироваться проводка. В этот период нужно особенно тщательно выбирать сечение проводов и максимальную необходимую мощность, которую они могут выдерживать. Для этого учитываются приблизительные данные обо всех потребителях электричества, приборах (начиная от кухонной, бытовой техники, заканчивая электрическим отоплением). В этих целях полагаются на длительно допустимые токи кабелей ПУЭ.

• Общая информация
• Расчёт по формуле
• Допустимая плотность
• Рекомендации по обустройству

Общая информация

Внутрення часть кабеля, по которой транспортируется ток, изготавливается из металла. Именно эту часть ещё называют сечением кабеля. В качестве единиц измерения используют квадратные миллиметры. В зависимости от сечения кабеля он будет способен пропускать напряжение определённой мощности. Ток, как известно, приводит к выделению тепла.

Эти температуры можно разделить на три разновидности:

• изоляция останется целой при прохождении тока по кабелю;
• изоляция расплавится, но внутренняя часть (металлическая) останется невредимой;
• металл расплавится от такой температуры.

Допуск может получить кабель только в первом варианте. Если изоляция при определённом уровне тока плавится, использовать такие провода нельзя. Также стоит отметить, что с уменьшением сечения провода будет возрастать его сопротивление, в связи с этим напряжение в кабеле будет падать. Но с другой стороны, увеличение сечения приводит к большой массе самого провода и его стоимости.

Если говорить о материалах, из которых изготавливается внутренняя часть кабеля, то в основном используют медь или алюминий. Медь более качественная и дорогая в связи с тем, что у неё более высокий уровень пропускной способности тока. Медь и алюминий имеют разные характеристики и физические свойства. Это важно учитывать, поскольку при одинаковом диаметре провода материалы будут выдерживать разные нагрузки.

Расчёт по формуле

Зная необходимую формулу, даже начинающий мастер без соответствующего опыта работы сможет определить необходимое сечение кабеля. Именно это значение нужно высчитывать, поскольку существуют кабели с одной жилой, двумя и более. То есть если изделие двужильное, то нужно учитывать общую площадь сечения двух жил. Преимуществом многожильных кабелей является то, что они более стойкие, гибкие. Они не «боятся» изломов при выполнении монтажных работ. В основном производители для изготовления такого варианта используют медь.

Для определения допустимого тока для медных проводов или алюминиевых одножильного типа можно применять такую формулу: S = число пи * d 2 / 4 = 0. 785 d 2 . При этом S — это площадь в квадратных миллиметрах, а d — диаметр.

Для того чтобы рассчитать допустимый ток для алюминиевых проводов или с использованием любого другого материала, применяется формула: S = 0.785 * n * d 2 . S — площадь, d — диаметр, n — число жил.

Диаметр провода можно определить с помощью микрометра или штангенциркуля, предварительно сняв изоляцию. Таким образом, можно сделать выбор сечения кабеля по току. Таблице ПУЭ такие расчёты будут отвечать.

Допустимая плотность

Плотность определить ещё проще. Для этого достаточно число ампер разделить на сечение. От этого показателя также будет зависеть очень много. В первую очередь плотность отвечает за стабильность работы электросети. Проводку можно разделить на два типа:

• открытую;
• закрытую.

Характерными особенностями открытой является лучшая плотность тока за счёт большой теплоотдачи. Закрытую необходимо покупать с поправкой в меньшую сторону, поскольку это может вызвать перегрев, короткое замыкание и даже пожар.

Расчёты тепла — довольно сложный процесс. На практике исходят из максимально допустимой температуры самого слабого элемента конструкции. Таким образом, максимально допустимая плотность тока — это величина, при которой пользоваться проводкой будет безопасно. При этом стоит учитывать и максимальную температуру окружающей среды.

Плотность меди в открытой проводке составляет 5 А/мм2, а закрытой 4 А/мм2. Плотность алюминия в открытой проводке 3.5 А/мм2, а в закрытой 3 А/мм2. В основном современные провода имеют изоляцию, сделанную из ПВХ или полиэтилена. Они допускают нагрев максимум до 90 градусов.

Также стоит разобраться с определением терминов открытая и закрытая проводка. Первый вариант всегда располагается в открытом пространстве. Прикрепляется к стене хомутами, может быть скреплена с тросом или быть натянутой по воздуху от стены до стены. Закрытая может находиться в лотках, трубах, быть замурованной в стене или под штукатуркой. Закрытой будет считаться проводка, если она находится в распределительных коробах или щитках. Её минусом можно считать меньшую степень охлаждения.

Рекомендации по обустройству

Обустройство и монтаж проводки, кроме других навыков, требует умений и общего понимания проектирования. При этом, если имеются довольно хорошие навыки в электромонтаже, хорошую электросеть не сделать. Бывают случаи, когда люди путают проектирование с оформлением какой-либо разрешающей документации в государственных органах.

Самый простой проект можно составить с помощью карандаша и листка бумаги. Для начала следует нарисовать приблизительный план всего помещения. Он необязательно должен быть пропорциональный, поскольку это только образец. Дальше следует прикинуть расположение всех будущих розеток. Нужно также узнать мощность всех потребителей электричества в доме: утюги, чайники, любые другие кухонные приборы, различная бытовая техника, лампочки и тому подобное.

Затем нужно определить, в каких помещениях будет большая нагрузка на электросеть, а в каких маленькая. Как правило, самым большим потребителем электричества в доме является кухня, так как там имеется множество различной бытовой техники. Кроме этого, на кухне иногда размещают и стиральную машину, что создаёт ещё более высокую степень нагрузки. Такой план позволит выбрать оптимальное сечение кабелей для каждого помещения.

При правильных подсчётах можно существенно сэкономить деньги на сечении проводки. Подсчитав нужное сечение, необходимо сложить весь требуемый метраж и получить общую стоимость такого оборудования. Каждая комната должна иметь свою линию и автоматический выключатель. В щитке их можно так и подписать «кухня», «спальня» и так далее. Если будет перепад напряжения, то автоматический предохранитель сработает и самостоятельно выключит подачу электричества.

Кроме этого, такой подход позволяет, к примеру, чинить розетку в спальне, предварительно выключив линию, а на кухне можно заниматься обычными делами, поскольку там подача электричества будет осуществляться.

В сырых помещениях нужно использовать проводку с двойной изоляцией. Рекомендуется покупать современные розетки и выключатели, основанные на европейском стандарте безопасности с применением заземления. При этом его ещё нужно правильно подключать. Одножильные медные провода лучше сильно не сгибать (небольшой угол допустим), поскольку это может привести к излому. Закрытые провода в шахтах и каналах должны лежать ровно. Но стоит отметить, что их нельзя зажимать, а в канале они должны размещаться свободно.

Устанавливая розетки и выключатели, следует оставлять несколько лишних сантиметров для страховки. При расчёте допустимого размера кабеля этот параметр также учитывается. Монтируя кабель, нужно обратить внимание на острые углы, которые могут повредить изоляцию провода, и удалить их. Затягивать клеммы при подключении необходимо особенно тщательно. Одножильные варианты нужно затягивать два раза. Это связано с их особенностью осадки, из-за чего со временем соединения ослабляются сами по себе.

Медные и алюминиевые провода несовместимы между собой по своим химическим характеристикам, то есть соединять их между собой нельзя. Если возникла особая потребность в этом, то нужно использовать специальные соединители, оцинкованные шайбы или клемы. Место, в котором они будут состыковываться, должно быть сухим.

Согласно общепринятым правилам, фазные провода (плюс) должны быть белого или коричневого цвета. Минус (заземление) — жёлто-зелёный цвет. Соблюдение расцветки повысит безопасность электросети в несколько раз.

В проекте любой комнаты, начиная от кухни и заканчивая спальней, очень важно правильно выбрать сечение кабеля по току. ПУЭ — основные нормы, на которые следует обращать внимание. Правильный выбор оборудования обеспечит хороший уровень пожаробезопасности.

Расчет сечения кабеля по току

Основополагающим документом в проведении электромонтажа является ПУЭ (привила устройства электроустановок). Я не ставлю задачу процитировать все нормы и правила, это займет массу нашего времени. Рассмотрим основное, наиболее чисто встречающееся в повседневной жизни. Одно из первых вопросов возникающие при проведении электромонтажных работ является расчет нагрузок и сечения кабеля по току. Рассмотрим несколько таблиц из ПУЭ в которых указаны допустимые токи для разного сечения кабеля.

Выбор сечения провода по току

Как рассчитать сечение провода если известна только сила тока (I)? Такой расчет производится реже, но стоит обратить на это внимание тоже. Пример. Пример
Пример.

Необходимо узнать, какое взять сечение провода для электродвигателя подключаемый к напряжению (U) 220 В. Его мощность (P) не известна.

На короткое время подключаем электродвигатель к сети 220 В и замеряем ток (I) с помощью электрических клещей. К примеру ток равен 10 А.

Можно использовать формулу, по которой можно быстро все рассчитать:

Из этой формулы находим мощность (P):

P = IU

P = 10 × 220 = 2200 Вт = 2,2 кВт

Итак, мощность электродвигателя равна 2,2 кВт и потребляемая мощность 10 А. По таблице 2 определяем сечение провода, «Медные жилы проводов и кабелей» > «Напряжение 220 В» > «Ток, А». Первая цифра начинается с 19, а у нас 10 А, напротив этой цифры сечение провода 1,5 мм². Для нашего примера 1,5 мм² более, чем достаточно.

В этой же таблице видим, что подойдет и алюминиевый провод (кабель) сечением 2,5 мм².

Мы с помощью не сложных вычислений узнали ток и сечение провода, а заодно и мощность электродвигателя для напряжения 220 В. Таким же способом вы можете узнать сечение проводов для других потребителей электроэнергии.

Маркировка проводов

В стандартных обозначениях приведены важные характеристики продукции этой категории. Если указана буква «А», значит, жила сделана из алюминия. Медь никак не отмечают. Следующие позиции:

• вид провода: «П» – плоский, «У» – установочный;
• материал оболочки (проводника, общей): «В» – поливинилхлорид;
• дополнительная защита: «Б» – бронирование стальной лентой;
• (количество жил) * (площадь поперечного сечения проводника, мм кв. ) – (номинальное напряжение, V): 2*1,5-220.

Доп. услуги по электрике

• Электромонтажные работы в стиле ретро
• Современная электрика в стиле Модерн
• Проектирование электрики
• Электролаборатория
• Замер сопротивления изоляции
• Консультация электрика
• Установка и замена электросчетчика
• Установка столбов и опор ЛЭП
• Подключение электрического котла к сети
• Электрическое отопление дома
• Установка стабилизатора напряжения
• Установка электрического водонагревателя
• Заземление загородного дома
• Молниезащита
• Модульно-штыревое заземление
• Монтаж и прокладка СИП кабеля
• Монтаж тросовой электропроводки
• Соединение и удлинение электропроводки
• Штробление стен под электропроводку
• Проверка состояния электропроводки
• Электрика своими руками
• Монтаж и эксплуатация электрооборудования
• Замена лампочек …
• Поставка кабельной продукции
• Правила устройства электроустановок → ПУЭ

Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и шин

1. 3.22. Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и окрашенных шин приведены в табл. 1.3.29-1.3.35. Они приняты из расчета допустимой температуры их нагрева +70°С при температуре воздуха +25°С.

Для полых алюминиевых проводов марок ПА500 и ПА600 допустимый длительный ток следует принимать:

1.3.23. При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

1.3.24. При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т.п.).

Таблица 1.3.29. Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80

Таблица 1. 3.30. Допустимый длительный ток для шин круглого и трубчатого сечений

* В числителе приведены нагрузки при переменном токе, в знаменателе — при постоянном.

Таблица 1.3.31. Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения

* В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе — постоянного.

Таблица 1.3.32. Допустимый длительный ток для неизолированных бронзовых и сталебронзовых проводов

* Токи даны для бронзы с удельным сопротивлением ρ20=0,03 Ом•мм2/м.

Таблица 1.3.33. Допустимый длительный ток для неизолированных стальных проводов

Таблица 1.3.34. Допустимый длительный ток для четырехполосных шин с расположением полос но сторонам квадрата (“полый пакет”)

Таблица 1.3.35. Допустимый длительный ток для шин коробчатого сечения

Вариант для ленивых

Если Вам лень тратить время на проектирование домашней сети, можете воспользоваться упрощенным расчетом длины проводников. Этим методом, кстати, пользуется множество даже профессиональных электриков, которые уже по собственному опыту могут посчитать, сколько провода нужно на тот или иной объект. Суть заключается в том, что нужно рассчитать количество кабеля для электропроводки по площади помещения. Все очень просто – берете площадь частного дома либо квартиры и умножаете на «2». Вот столько примерно Вам нужно длины кабельной продукции, чтобы провести проводку.

Помимо того, что это «расчет на глаз», так еще и не стоит забывать о важном нюансе – Вы, таким образом, сможете рассчитать только протяженность одной из линий (освещения либо силовой). А вот точно узнать, сколько провода Вам потребуется на розетки, а сколько на освещение, не получится. В этом случае, опять-таки, принято брать продукцию в соотношении 1:1,5 – 1 часть на то, чтобы провести свет в комнатах, а 1,5 части на розетки и подключение техники

К примеру, если дом площадью 100 кв.м., придется купить 200 метров на светильники и 300 на розетки

В этом случае, опять-таки, принято брать продукцию в соотношении 1:1,5 – 1 часть на то, чтобы провести свет в комнатах, а 1,5 части на розетки и подключение техники. К примеру, если дом площадью 100 кв.м., придется купить 200 метров на светильники и 300 на розетки.

Опираясь на отзывы множества форумчан, в том числе и электриков, можно сказать, что такой вариант расчета электропроводки в большинстве случаев оказывается верным. Люди пишут, что, к примеру, на однокомнатную квартиру площадью 40 кв.м. вполне хватило 100 метров кабеля. В то же время для электроснабжения двухэтажного коттеджа общей площадью 400 кв.м. достаточно рассчитать по 1 км из каждого типа проводов. Если же расчет будет неверным, лучше докупить несколько десятков метров, чем переплатить довольно приличную сумму.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором изложен расчет количества материалов для электромонтажа:

Вот таким образом можно узнать, сколько провода нужно на электроснабжение собственного жилья. Кстати, если Вы решите сделать открытую проводку, подсчет длины кабель-каналов делать нужно только опираясь на готовую схему. Надеемся, что теперь Вы знаете, как рассчитать количество кабеля на электропроводку.

Выбор кабеля для электропроводки в квартире

Рассчитывая сечение питающего кабеля для квартиры, необходимо нарисовать схему. На чертёж нанести всех потребителей электроэнергии, для каждой комнаты. Количество электроприёмников, включенных в отдельную цепь, будет составлять общее число только для этой цепи. Суммарная мощность всех потребителей – главный критерий при выборе сечения вводного кабеля. Далее сечение будет уменьшаться по мере разветвления от общих цепей к отдельным ветвям схемы.

На первом этапе составляют список всех потребителей со стационарным и временным подключением. Итоговый результат умножают на коэффициент одновременной работы (стандарт – 0,75). Подразумевается малая вероятность одновременного включения кондиционера для охлаждения в зале и обогревателя в спальне. Далее пользуются табличными данными для определения критериев подходящей кабельной продукции.

Как правильно произвести расчет по другим показателям

При прокладке электрокоммуникаций стоит понимать зависимость сечения от силы тока, длины материала, напряжению и нагрузке. На этих критериях необходимо основывать выбор.

По току

Величина тока при прохождении через проводник в условиях комнатной температуры зависит от ширины, длины, удельного сопротивления и температурного режима. В квартирах и домах чаще всего используют медный провод, поэтому при подборе сечения ориентируются на данные ПУЭ.

Сечение, мм2	Ток, А по типу прокладки
Открытый	Одна труба
2 одножильных	3 одножильных	4 одножильных	1 двухжильный	1 трехжильный
0,5	11	–	–	–	–	–
0,75	15	–	–	–	–	–
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	21
2,5	30	27	25	25	25	24
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	22	27

По длине

В случае высокого токопотребления стоит выбирать короткий материал. Излишняя длина приведет к потере качества электропередачи – напряжение на отдельных участках будет «прыгать». Зависимость сечения от расстояния до точки запитки прописана в нормативной таблице.

Мощность, Вт	Ток, А	1,5 мм2	2,5 мм2	4 мм2	6 мм2
500	2,5	100 м	165 м	265 м	395 м
1000	4,6 м	30 м	84 м	135 м	200 м
1500	6,8 м	33 м	57 м	90 м	130 м
2000	9 м	25 с	43 м	68 м	100 м
2500	11,5 м	20 м	34 м	54 м	80 м
3000	13,5 м	17 м	29 м	45 м	66 м
3500	16 м	14 м	24 м	39 м	56 м
4000	18 м	–	21 м	34 м	49 м
4500	20 м	–	19 м	30 м	44 м

По нагрузке

Для трехфазной сети свойственно тройное увеличение момента нагрузки. Двойной скачок нагрузки в режиме симметричного напряжения происходит, поскольку ток нулевого проводника равняется нулю. Точные данные можно узнать из таблицы.

Разность напряжения, %	Момент нагрузки по сечению провода
1,5	2,5	4	6
1	108	180	288	432
2	216	360	576	864
3	324	540	864	1296
4	432	720	1152	1728
5	540	900	1440	2160

Трёхфазная электрическая сеть

Расчет сечения провода по нагрузке предусматривает коэффициент одновременности 0,75 и может осуществляться математически:

1. Составляется список домашних электроприборов.
2. На основании документации или таблицы указывается номинальная мощность.
3. Устанавливается возможность эксплуатации техники при единовременной нагрузке.
4. Рассчитывается поправочный коэффициент по времени использования за сутки в процентном отношении к 24 ч для каждого из приборов.
5. Номинальная мощность оборудования умножается на поправочный коэффициент.
6. Все данные суммируются.
7. Находится значение в таблице и к нему прибавляется еще 15 %.

По напряжению

Программа для расчета падения напряжения на кабеле

Если планируется укладка кабеля на большое расстояние, принимаются во внимание риски падения напряжения. Показатель находится под влиянием:

• длины провода – при увеличении напряжение падает;
• площадь поперечного сечения – при увеличении снижается падение напряжения;
• удельное сопротивление проводника – стандартный размер 1 мм2/1 м.

Падение напряжения равно ток, умноженный на сопротивление. Показатель рассчитывается следующим образом:

1. Вычисляется ток по формуле I=P/(U*cosф). Величина cosф для бытовой электросети – 1.
2. На основании таблиц ПУЭ устанавливается сечение провода по току.
3. Рассчитывается общее сопротивление проводника. Используется формула Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Общее значение сопротивления при прохождении тока к потребителю и обратно увеличивается на 2.
4. Находится падение напряжения по формуле ΔU=I*R.
5. Вычисляется процент падения напряжения ΔU/U.

Если результат больше 5 %, подбирается кабель с большим сечением.

По плотности тока

Медные материалы с жилой сечением 1 мм2 имеют среднюю плотность тока 6-10 А. Токи данной величины протекают без перегрева или обгорания изоляции. Согласно ПУЭ, дополнительно на защиту оболочек нужно прибавить 40 %.

Предел в 6 А обеспечивает эксплуатацию проводки без привязки к времени. Верхний предел в 10 А указывает допустимую кратковременную нагрузку. При увеличении силы тока до 12 А повышается и его плотность, что приводит к обгоранию изоляции.

По маркировке проводов

Кабель ВВГ-нг

Квартирная проводка монтируется при помощи кабелей ВВГ-нг и ВВГ. Первый не подвергается возгораниям, предназначен для внутренних, земельных и наружных работ. Материал выпускается с 2-4 жилами, с сечением каждой от 1,5 до 35 мм2.

Специалисты считают, что для точечного освещения хватит кабеля с сечением 0, 5 мм², для люстры – 1,5 мм², розеточных устройств – 2,5 мм².

Допустимая плотность тока для медного провода

Все проводники при прохождении тока нагреваются. Чрезмерное повышение температуры провоцирует механическое разрушение конструкции, включая защитные и декоративные оболочки. Чтобы сохранить работоспособность трассы пользуются понятием «длительно допустимый ток». Справочные значения для проводов с медными и алюминиевыми жилами приведены в правилах ПУЭ и отраслевых ГОСТах.
Таблица разрешенных токовых нагрузок

Материал проводника	Оболочка	Площадь поперечного сечения жилы, мм кв.	Допустимые токовые нагрузки, А	Тип трассы, количество кабелей в канале
медь	поливинилхлорид	1,5	23	монтаж в открытом лотке
медь	резина свинец	1,5	33	в земле, двухжильный кабель
алюминий	поливинилхлорид	2,5	24	открытый лоток
алюминий	полимер	2,5	29	в земле, трехжильный кабель
медь	пластик, резина	2,5	40	перемещаемая конструкция, одножильный кабель

Для точного расчета специалисты пользуются формулой теплового баланса, которая содержит:

• электрическое сопротивление метра проводника при определенной температуре;
• поправочные коэффициенты для учета передачи тепла в окружающее пространство с помощью конвекции, инфракрасного излучения;
• нагрев от внешних источников.

Отвод тепловой энергии улучшается при прокладке трассы в земле (под водой). Хуже условия, когда несколько кабелей находится в одном канале.

При создании сетей в современных объектах недвижимости предпочитают использовать именно такие проводники. При одинаковом сечении они меньше перегреваются, по сравнению с алюминиевыми аналогами. В многожильном исполнении медные кабели хорошо подходят для создания сетевых соединительных шнуров, удлинителей. Их можно использовать для создания поворотов с малым радиусом.

Тепловой нагрев

Для расчета количества тепла (Q), выделяемого проводником, пользуются формулой I*2*R*t, где:

• I – сила тока, в амперах;
• R – сопротивление одного метра медного проводника;
• t – время испытания в определенных условиях.

Тонкие проводники эффективно отдают тепловую энергию окружающей среде. На процесс оказывают существенное влияние конкретные условия. Как отмечено выше, контакт оболочки с водой существенно улучшает охлаждение.

По мере увеличения сечения часть энергии расходуется для нагрева прилегающих слоев. Этим объясняется постепенное снижение допустимой плотности тока в расчете на единицу площади.

Распределение температур в кабельной продукции

На рисунке хорошо видно, как при уменьшении изоляционного слоя улучшается теплоотдача.

Падение напряжения

Этот параметр несложно рассчитать по закону Ома (U=R*I) с учетом электрического сопротивления соответствующего материала. Удельное значение для меди берут 0,0175 Ом *мм кв./ метр. С помощью формул вычисляют на участке определенной длины падение напряжения. При сечении 1,5 мм кв. на каждый метр потери составят 0,01117 Вольт.

Этот относительный параметр показывает разрешенный нормативами ток на один мм кв. площади сечения. Отмеченные выше тенденции по изменению теплоотдачи при увеличении размеров проводника подтверждаются расчетами и данными лабораторных испытаний.

Таблица допустимых значений плотности тока для разных условий в медном проводнике

Поперечное сечение, мм кв.	Ток (А)/ Плотность тока (А/ мм кв.)
Для трассы в здании	Монтаж на открытом воздухе
6	73/ 12,2	76/ 12,6
10	103/ 10,3	108/ 10,8
25	165/ 6,6	205/ 8,2
50	265/ 5,3	335/ 6,7

Существенное значение имеют действительные условия эксплуатации трассы электроснабжения, трансформаторов, установок. Снизить рассматриваемые нагрузки можно с помощью хорошей вентиляции, естественной или принудительной. Хороший отвод тепла получится с применением перфорированных металлических коробов, которые не затрудняют прохождение конвекционных потоков и одновременно выполняют функции радиатора.

В некоторых ситуациях пригодится квалифицированно составленный временной график. Стиральная машина при нагреве воды и в режиме сушки потребляет много электроэнергии. Ее можно настроить на автоматическое выполнение рабочих операций в ночные часы. Если снабжающие организации предлагают соответствующую тарификацию, получится дополнительная экономия денежных средств.

Вентилятор обеспечивает эффективное охлаждение проводников, которые установлены в микроволновой печи

Лучшие показатели теплообмена при остальных равных условиях характерны для проводников с относительно меньшей площадью поперечного сечения.

Таблица токовых параметров для кабелей с медными жилами

Сечение, мм кв.	Плотность тока, А/ мм кв.	Ток, А
1	15	15
1,5	13,3	20
2,5	10,8	27
16	5,7	92
25	4,9	123

Продукцию этого вида выпускают с площадью сечения от 0,5 до 1000 и более мм кв. Для решения бытовых задач подойдут приведенные ниже модификации.

Таблица для выбора кабельной продукции

Сечение проводника, мм кв.	Ток (А)/ Суммарная мощность потребителей (кВт) для сетей
220 V	380 V
1.5	19/4,1	16/10,5
2.5	27/5,9	25/16,5
4	38/8,3	30/19,8
6	46/10,1	40/26,4
10	70/15,4	50/33
16	85/18,7	75/49,5

Факторы, влияющие на выбор сечения провода

Факторов для выбора сечения проводника достаточно много. Влияние каждого из них сведено в п.1.3 ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Но в данном пункте приведены принципы расчета для всех возможных проводников и электроустановок.

Наша же инструкция для расчета рассматривает только медные провода и кабели в поливинилхлоридной, пластмассовой и резиновой оболочке. Так как именно эти проводники наиболее часто применяются для монтажа электрической сети в квартире или собственном доме.

Итак:

• Самой главной составляющей любого расчета сечения провода является его нагрузка или ток. Номинальный ток мы получаем путем пересчета номинальной мощности электроустановок, подключенных к данному проводнику. Поэтому сечение провода и расчетная мощность неразрывно связаны.
• Также во многом наш выбор зависит от материала провода. Ведь не для кого не секрет, что разные материалы обладают разной проводимостью. Поэтому пропускная способность провода в 1 мм2 из меди значительно выше, чем у такого же проводника из алюминия.

Зависимость проводимости от материала
Следующим важным параметром является количество токопроводящих жил кабеля или провода. Ведь чем больше жил в одном проводе, тем сильнее он греется.

Еще одним важным критерием является способ прокладки провода. Ведь земля является лучшим теплопроводником в отличие от воздуха. Поэтому для проводов, проложенных непосредственно в земле, допускаются более высокие номинальные токи. Также при расчетах следует учитывать способ прокладки проводов. Ведь если они уложены пучками в коробах или лотках, то они будут греться друг от друга

Поэтому при монтаже проводов пучками более четырех следует вводить поправочные коэффициенты. Ну и, конечно, стоит обратить внимание на температуру окружающей среды в местах монтажа проводников. Практически любая таблица расчета сечения провода по мощности приведена к температуре окружающего воздуха +15⁰С

Если температура в вашем помещении будет отличаться, то следует ввести поправочный коэффициент из табл. 1.3.3 ПУЭ.

Поправочные коэффициенты в зависимости от температурных условий

Для протяженных кабельных линий, если падение напряжения на них превышает 5%, это необходимо учитывать при расчетах. Но, если вы не прокладываете кабель на расстояние в пол километра и более, этот параметр можно не учитывать.

Допустимые длительные токи для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

1.3.12. Допустимые длительные токи для кабелей напряжением до 35 кВ с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке приняты в соответствии с допустимыми температурами жил кабелей:

Номинальное напряжение, кВ

Допустимая температура жилы кабеля, °С

1. 3.13. Для кабелей, проложенных в земле, допустимые длительные токи приведены в табл. 1.3.13, 1.3.16, 1.3.19-1.3.22. Они приняты из расчета прокладки в траншее на глубине 0,7-1,0 м не более одного кабеля при температуре земли + 15 °С и удельном сопротивлении земли 120 см•К/Вт.

Таблица 1.3.13. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в земле

Сечение токопроводящей жилы, мм 2

Ток, А, для кабелей

одножильных до 1 кВ

двухжильных до 1 кВ

трехжильных напряжением, кВ

четырехжильных до 1 кВ

Таблица 1.3.14. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воде

Сечение токопроводящей жилы, мм 2

Ток, А, для кабелей

трехжильных напряжением, кВ

четырехжильных до 1 кВ

Таблица 1. 3.15. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воздухе

Сечение токопро водящей жилы, мм 2

Ток, А, для кабелей

одножильных до 1кВ

двухжильных до 1кВ

трехжильных напряжением, кВ

четырехжильных до 1 кВ

Таблица 1.3.16. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле

Материалы для изготовления проводов

Как правило, монтаж электропроводки в частном доме или квартире делают с использованием трехжильных проводов. Причем у каждой жилы — отдельная изоляция, все они имеют различную расцветку – коричневый, синий, желто-зеленый (стандарт). Жила – это именно та часть провода, по которой протекает ток. Она может быть как однопроволочной, так и многопроволочной. В некоторых марках провода используется хлопчатобумажная оплетка поверх жил. Материалы для изготовления жил проводов:

1. Сталь.
2. Медь.
3. Алюминий.

Иногда можно встретить комбинированные, например, медный провод многопроволочный с несколькими стальными проводниками. Но такие использовались для осуществления полевой телефонной связи – по медным передавался сигнал, а стальные использовались по большей части для проведения крепления к опорам. Поэтому в этой статье о таких проводах разговор идти не будет. Для квартир и частных домов идеальным оказывается медный провод. Он долговечный, надежный, характеристики намного выше, нежели у дешевого алюминия. Конечно, цена медного провода кусается, но стоит упомянуть о том, что его срок службы (гарантированный) — 50 лет.

Последствия превышения тока

Чрезмерное увеличение температуры разрушает проводник и цепь прохождения электрического тока. Нарушение изоляции в результате теплового воздействия создает благоприятные условия для коррозии, повышает вероятность короткого замыкания. Кроме повреждений оборудования, ухудшается безопасность. Необходимо подчеркнуть дополнительные затраты, которые вызваны сложными операциями по восстановлению работоспособности скрытой проводки.

Приведенные выше рекомендации надо соблюдать в комплексе. Не следует превышать длительно допустимый правилами ток. Необходимо поддерживать благоприятные условия эксплуатации. Нужно не забывать о соответствующих коррекциях при разовом или постоянном подключении мощных нагрузок.

Метки: допустимый, провод, сила

« Предыдущая запись

Расчет сечения провода электропроводки по мощности подключаемых электроприборов

Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования. В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.

Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке. В случае если сила потребляемого тока электроприбором не известна, то ее можно измерять с помощью амперметра.

Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или kVA). 1 кВт=1000 Вт.

Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами

Электроприбор	Потребляемая мощность, Вт	Сила тока, А
Стиральная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Джакузи	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Электроподогрев пола	800 – 1400	3,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита	4500 – 8500	20,5 – 38,6
СВЧ печь	900 – 1300	4,1 – 5,9
Посудомоечная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Морозильники, холодильники	140 – 300	0,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом	1100 – 1200	5,0 – 5,5
Электрочайник	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Электрическая кофеварка	630 – 1200	3,0 – 5,5
Соковыжималка	240 – 360	1,1 – 1,6
Тостер	640 – 1100	2,9 – 5,0
Миксер	250 – 400	1,1 – 1,8
Фен	400 – 1600	1,8 – 7,3
Утюг	900 –1700	4,1 – 7,7
Пылесос	680 – 1400	3,1 – 6,4
Вентилятор	250 – 400	1,0 – 1,8
Телевизор	125 – 180	0,6 – 0,8
Радиоаппаратура	70 – 100	0,3 – 0,5
Приборы освещения	20 – 100	0,1 – 0,4

Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.

Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.

Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит:

7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А

С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.

Выбор сечения провода для подключения электроприборов к трехфазной сети 380 В

При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.

Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В

Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность

Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А. По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2. Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.

Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике. Например, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.

Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».

Подбор диаметра проволоки предохранителя

В этом случае нужно решить обратную задачу. Тепловое разрушение проволоки прекратит подачу питания, выполняя защитные функции.

Таблица для выбора предохраняющего элемента

Максимальный ток, А		0,5	1	2	5
Диаметр проводника в мм для материалов	Медь	0,03	0,05	0,09	0,16
	Алюминий	–	0,07	0,1	0,19

Как рассчитать по току

В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

• Длина провода.
• Размера сечения.
• Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
• Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

В таблицах ниже приведены соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Сечение провода (кв. мм)	Показатель силы тока для алюминиевых проводов
Открыто проложенных	Проложенных в защитной трубе
Два одножильных	Три одножильных	Четыре одножильных	Один двухжильный
2	21	19	18	15	17
2,5	24	20	19	19	16
3	27	24	22	21	22
4	32	28	28	23	25
5	36	32	30	27	28
6	39	36	32	30	31
8	46	43	40	37	38
10	60	50	47	39	42
16	75	60	60	55	60
25	105	85	80	70	75
35	130	100	95	85	95
50	165	140	130	120	125
70	210	175	165	140	150
95	255	215	200	175	190
120	295	245	220	200	230
150	340	275	255	–	–
185	390	–	–	–	–
240	465	–	–	–	–
300	535	–	–	–	–
400	645	–	–	–	–

Сечение провода (кв. мм)	Показатель силы тока для медных проводов
Открыто проложенных	Проложенных в защитной трубе
Два одножильных	Три одножильных	Четыре одножильных	Один двухжильный
0,5	21	–	–	–	–
0,75	24	20	19	19	16
3	27	24	22	21	22
4	32	28	28	23	25
5	36	32	30	27	28
6	39	36	32	30	31
8	46	43	40	37	38
10	60	50	47	39	42
16	75	60	60	55	60
25	105	85	80	70	75
35	130	100	95	85	95
50	165	140	130	120	125
70	210	175	165	140	150
95	255	215	200	175	190
120	295	245	220	200	230
150	340	275	255	–	–
185	390	–	–	–	–
240	465	–	–	–	–
300	535	–	–	–	–
400	645	–	–	–	–

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

R = U/I = 12/4,15 = 2,9 Ом.

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

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

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

Выбор сечения проводника по мощности и длине

От длины проводника зависит напряжение, которое поступает в конечную точку. Может сложиться ситуация, когда в точке потребления напряжение окажется недостаточным для работы электроприборов.

В бытовых электро-коммуникациях этими потерями пренебрегают и берут кабель на десять-пятнадцать сантиметров длиннее необходимого. Этот излишек расходуется на выполнение коммутации. При подсоединении к распределительному щиту, запас увеличивают, учитывая необходимость подключения защитных автоматов.

Кабель, проложенный закрытым способомИсточник kadetbrand.ru

Прокладывая линии большой протяжённости следует брать во внимание неизбежное падение напряжения. У любого есть собственное сопротивление, на которое влияют три основных фактора:

1. Длина, измеряемая в метрах. При увеличении этого показателя увеличиваются потери.
2. Поперечное сечение, измеряемое в квадратных миллиметрах. Если этот параметр увеличивается, то снижается падение напряжения.
3. Сопротивление материала проводника, значение которого берётся из справочных данных. Они показывают эталонное сопротивление провода сечением один миллиметр и длиной один метр.

Произведение сопротивления и силы тока численно отражает падение напряжения. Эта величина не должна превышать пяти процентов. Если она превышает данный показатель, то необходимо брать проводник с большим сечением.

Еще о том, как рассчитать сечение кабеля в видео:

Расчёт сечения по формулам

Алгоритм выбора следующий:

Рассчитывается площадь проводника по длине и максимальной мощности по формуле:

Источник infopedia. su

Где:

P – мощность;

U – напряжение;

cosф – коэффициент.

Для бытовых электросетей значение коэффициента равно единице. Для промышленных коммуникаций он рассчитывается как отношение активной мощности к полной.

• В таблице ПУЭ находится сечение по току.
• Рассчитывается сопротивление проводки:

Источник textarchive.ru

Где:

ρ – сопротивление;

l – длина;

S – поперечная площадь сечения.

При этом, не стоит забывать, что ток движется в обоих направлениях и по факту сопротивление равно:

Источник textarchive.ru

Падение напряжения соответствует соотношению:

Источник moypatent.ru

В процентном отношении падение напряжения выглядит следующим образом:

Источник tex.stackovernet.com

Если результат превышает пять процентов, то в справочнике ищется ближайшее поперечное сечение с большим значением.

Подобные расчёты редко выполняются родовыми потребителями электроэнергии. Для этого есть профильные специалисты и масса справочного материала. Более того, в интернете размещено множество онлайн-калькуляторов, при помощи которых все вычисления можно произвести за пару кликов.

Наглядно расчет сечения кабеля по формулам в видео:

Кратковременные режимы работы

Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели корректируют умножением на поправочный коэффициент. В профессиональных расчетах учитывают дополнительные факторы:

• действительные температурные условия;
• количество и взаимное расположение кабелей в канале;
• средние значения по нагрузкам;
• существенное изменение параметров;
• особенности конструкции трассы.

Коэффициент для кратковременного (повторного) режима равен 0,875/√П. Здесь «П» – относительная величина (время включения/длительность цикла). Эту поправку применяют при следующих условиях:

• сечение медного проводника 10 мм кв. и более;
• рабочий цикл составляет до 4 минут включительно;
• длительность пауз – от 6 мин.

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

Область применения

1.3.1. Настоящая глава Правил распространяется на выбор сечений электрических проводников (неизолированные и изолированные провода, кабели и шины) по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Если сечение проводника, определенное по этим условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям (термическая и электродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и отклонения напряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

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.

Сечение проводов при закрытой и открытой электропроводке

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

• открытая прокладка;
• скрытая проводка.

Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры. Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли. Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия.

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

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

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

и получаем значение общей силы тока.

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

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

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

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

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

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

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

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

11 А+5 А=16 А.

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

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

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

Откры- то	в одной трубе
двух одно- жильных	трех одно- жильных	четырех одно- жильных	одного двух- жильного	одного трех- жильного
0,5	11	–	–	–	–	–
0,75	15	–	–	–	–	–
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	–	–	–
185	510	–	–	–	–	–
240	605	–	–	–	–	–
300	695	–	–	–	–	–
400	830	–	–	–	–	–

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

Ошибки при выборе и расчете сечения кабеля

Инженерные сети проектируют с учетом нынешних и перспективных нагрузок. Это значит, что надо учесть возможное подключение дополнительной техники, совместное использование групп розеток. Особое внимание следует проявлять при расчете длинных участков с потерями более 5%. По специальной методике вычисляют параметры линий питания для подключения нагрузок с реактивными характеристиками (насосное оборудование, станки). Мощность распределяют равномерно при работе с трехфазными сетями.

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ (ПУЭ-7 п.1.3.10-1.3.11 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ).

Таблица 3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица 4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10. Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6. Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Расчет по току с применением дополнительных параметров

При расчете сечения на основе тока с использованием таблицы ПУЭ можно пользоваться и дополнительными параметрами.

Например, есть возможность учитывать диаметр жилы. Поэтому при определении сечения жилы применяют специальное оборудование под названием микрометр. На основе его данных определяется толщина каждой жилы. Потом с использованием значений ранее полученных токов и специальной таблицы производится окончательный выбор величины сечения жилы провода.

Если же кабель состоит из нескольких жил, то следует произвести замер одной из них и посчитать её сечение. После этого для нахождения окончательного значения толщины, показатель, полученный для одной жилы, умножается на их количество в проводе.

Полученное таким образом с использованием расчетов и таблицы ПУЭ значение сечения кабеля позволит создать в доме или квартире проводку, которая будет служить хозяевам на протяжении довольно долгого периода времени без возникновения аварийных или внештатных ситуаций.

Источник



Расчет допустимой силы тока по температуре разогрева проводника

Кабель не может бесконечно нагреваться, так как тепло рассеивается в окружающую среду. В конце концов наступает равновесие и устанавливается постоянная температура проводников.

Для установившегося процесса справедливо соотношение:

P = ∆t/∑S = (tж — tср)/(∑S),

где ∆t = tж-tср — разница между температурой среды и жилы, ∑S — температурное сопротивление.

Длительно допустимый ток, проходящий по кабелю, находится из выражения:

Iдоп = √((tдоп — tср)/( Rn∑S)),

где tдоп— допустимая температура разогрева жил (зависит от типа кабеля и способа прокладки). Обычно она составляет 70 градусов в обычном режиме и 80 — в аварийном.

Основные понятия

Электрический ток, продвигая электроны через кристаллическую решётку металла, совершает работу, которая превращает электричество в тепло. Это выгодно, когда тепло используется для нагрева или освещения. Совсем нежелательно, когда оно вызывает перегрев проводов или кабелей, разрушение изоляции и возгорание.

• сечение провода;
• плотность тока.

Внимание! Нагрев проводника может быть связан с плохим контактом в местах присоединений или с окислением в точках, где скручены вместе алюминиевые и медные провода. Такое происходит даже при правильном подборе сечения.

Сечение провода

Выбор сечения токопроводящей жилы рассматривают по двум характеристикам:

• нагрев в допустимых пределах;
• потеря напряжения.

Нагревание проводников критично для подземных и помещённых в шланговые или трубчатые футляры кабельных линий. Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) серьёзное значение имеет потеря напряжения. На комбинированных участках из двух рассчитанных сечений выбирается большее с округлением до стандартной величины.

Предлагаем ознакомиться: Как выбрать кабель: по мощности, току, назначению, таблицам нагрузок

Важно! При выборе сечения из таблицы или расчётах по формулам необходимо предварительно определиться с условиями эксплуатации.

Iр = Pн/Uн,

• Pн – номинальная мощность оборудования, Вт;
• Uн – номинальное напряжение, В.

Формула справедлива для токов, проходящих через проводник, когда температура уже установилась, и внешние температурные факторы на неё не оказывают влияния. Длительно допустимый ток зависит от: сечения, материала проводника, изоляции и способа прокладки кабеля.

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

• U – напряжения источника;
• Uном – напряжение в точке подключения приёмника.

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Плотность тока

J = I/S,

• I – ток, А;
• S – площадь поперечного сечения, мм2.

Иными словами, плотность тока – это количество тока проходящего через сечение проводника за единицу времени. Единица измерения – ампер на мм квадратный (А/мм2).

Плотность тока

Таблица пуэ сечение жилы от тока

Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.

Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.

Таблица 1. 3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.

Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.

Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм 2 он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.

Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1. 3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.

Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.

Как правильно рассчитать сечение кабеля

Требования, предъявляемые к устройству электроснабжения жилых и общественных зданий, изложены в «Правилах устройства электроустановок», Сводах правил в строительстве и в правилах пожарной безопасности.

Следует помнить, что никакие экономические соображения или желание «сделать попроще» не освобождают собственника от ответственности за безопасность личную и членов семьи, сохранность имущества и жилища в целом.

 

Правильнее было бы разделять проводники на однопроволочные и многопроволочные, иначе непонятно, о чём идёт речь: о количестве токоведущих жил в кабеле или количестве проволок в одном проводнике (жиле).

Провод однопроволочный представляет собой металлический стержень круглого сечения. Многопроволочный — несколько тонких проволок, спирально перевитых вокруг одной центральной.

Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки:

• Однопроволочные кабели более жёсткие, лучше сохраняют конфигурацию при обходе углов, технологичнее при устройстве скрытой проводки.
• Временная проводка, удлинители и «переноски» из многожильных (многопроволочных) кабелей, более удобны и надёжны по сравнению с одножильными, проволоки которых могут переломиться из-за многократных перегибов.

В соответствии с ПУЭ, проводники должны соединяться между собой пайкой, опрессовкой, сжимами (клеммниками) или сваркой. С этой точки зрения, одножильные провода предпочтительнее в двух случаях:

• Не требуется скручивание проволок жилы для достижения хорошего контакта в винтовых клеммниках или колпачках типа СИЗ.
• При соединении сваркой отсутствует риск сжечь отдельные проволочки.

В остальных случаях — пайка, опрессовка, использование клеммников WAGO — особых преимуществ соединения одного типа проводов перед другим нет.

Ещё один плюс монолитных проводов — удобство подключения электроарматуры.

В выключателях, розетках и патронах проводник крепится так же, как в винтовом клеммнике, или болтом через шайбу к пластине. Из-за недостатка пространства для монтажа, конец многожильного провода может распушиться, и несколько проволочек не будут зажаты, уменьшая тем самым сечение проводника и повышая вероятность нагрева контакта и короткого замыкания. Лучший вариант избежать этого — опаять зачищенную жилу или обжать специальной гильзой.

 

Главный недостаток однопроволочных проводов — стоимость, они на 20…25% дороже многожильных, что при больших объёмах разводки может сыграть решающую роль.

Площадь поперечного сечения одного проводника, независимо от числа проволок в нём, измеряется в квадратных миллиметрах, нормирована международными стандартами и соответствует ряду 0,5 – 1,0 — 1,5 — 2,5 — 4,0 — 6,0 — 10,0 — 16,0 и так далее, вплоть до 120 мм².

Число и площадь поперечного сечения жил в кабеле обозначается на наружной поверхности его изоляции, например 2х1,5 или 3х4. При наличии заземляющей жилы, она указывается после знака «плюс», например 3х2,5+1х1,5.

Если уж так получилось, что у вас в руках кабель «безымянный», придётся определять площадь его сечения методом измерения.

Для монолитных жил достаточно замерить штангенциркулем наружный диаметр очищенной от изоляции проволоки и произвести расчёт по известной формуле площади окружности: «Эс равно Пи, умноженное на Дэ в квадрате и делённое на четыре», которая в упрощённом виде выглядит, как S = 0,785 D², где D — диаметр проволоки в мм.

Немного сложнее, если провод многожильный. Для этого придётся распушить жилу и замерить диаметр одной проволоки микрометром. Определить сечение одной проволоки, умножить на их число в жиле и получить общую площадь поперечного сечения. Результат рекомендуется перепроверить и округлить до ближайшего значения по типовому ряду.

Площадь поперечного сечения проводов — один из факторов, определяющих трудоёмкость, продолжительность и стоимость работ по устройству или ремонту электроснабжения жилого дома.

Расчет электрической сети жилого дома начинается с разделения всех потребителей на группы. Группой называют несколько потребителей, подключенных параллельно к одному питающему проводу.

Потребители электроэнергии формируются в группы несколькими способами:

• По отдельным объектам (дом, гараж, мастерская)
• По помещениям в доме — в каждое помещение проводят отдельную линию
• По видам потребителей: освещение, розетки, электроплита, стиральная машина и т. д
• По европейскому варианту: для каждого потребителя, будь то светильник или розетка, проводится отдельная линия электроснабжения.

На практике, электроразводка жилого дома является комбинацией перечисленных вариантов.

Расчёт магистральных и местных линий проводится в соответствии с главой 1.3 ПУЭ по следующим показателям:

• Система питания, однофазная или трёхфазная
• Ток нагрузки и требуемая мощность
• Материал проводников
• Конструкция проводки (открытая, закрытая)
• Условия эксплуатации проводки (наружная или внутренняя)

Токоведущие жилы проводов и кабелей изготавливаются из меди или алюминия.

Медь имеет значительные преимущества перед алюминием:

• Удельное электрическое сопротивление в 1,67 раза меньше
• Коэффициент теплопроводности больше в 1,86 раза
• В два раза прочнее на растяжение (разрыв)
• Температура плавления — около 1000°С — выше, чем алюминия (660°С)
• Расчётный срок службы медной проводки 30 лет, алюминиевой — 15 лет.

У обоих металлов практически равный температурный коэффициент сопротивления.

Объёмный вес (плотность) алюминия (2700 кг/м³) в 3,3 раза меньше, чем у меди (8900 кг/м³), стоимость в 3…4 раза ниже. Этим и объясняется незаменимость алюминия в воздушных линиях электропередач.

Рекомендуемые товары

Ошибка получения цены товара «Электродвигатель АИР 71 А2 0,75 кВт*3000 об/мин. (2081)»

Шестое издание ПУЭ (2001 год) запрещает использование алюминиевых проводов для внутренней проводки в жилых помещениях.

Алюминиевые провода рекомендуются для подключения электропроводки дома к питающей воздушной ЛЭП.

Выбор сечения проводника производится по величине проходящего через него тока.

Порядок расчёта:

1. Определяем суммарную мощность подключаемой группы потребителей:

P_сум = (P₁ + P₂ + … + P_n) × K_с

где: P₁, P₂ .. – мощность каждого потребителя, кВт;

K_с – коэффициент спроса, учитывающий вероятность одновременного включения всех приборов, принимается равным 1.

 

2. Вычисляем номинальную величину тока в цепи:

I = P_сум / (U × cos ϕ),

где: P_сум – суммарная мощность электроприборов, кВт;

U – напряжение в сети, В;

cos ϕ – коэффициент, учитывающий потери мощности, принимается 0.92.

 

3. Пользуясь таблицей, приведённой в ПУЭ, выбираем необходимое сечение провода.

 

(Таблица приводится в сокращённом виде и только для медных проводников)

 

Сечение токопроводящей жилы, мм²	Напряжение 220 В
	Ток, А	Мощность, кВт
1,5	19	4,1
2,5	27	5,9
4	38	8,3
6	46	10,1
10	70	15,4
16	85	18,7
25	115	25,3
35	135	29,7

 

Взамен ПУЭ, можно руководствоваться простыми правилами:

• для подключения розеток использовать провода сечением 3,5 мм²;
• сети освещения выполнять проводами 1,5 мм²;
• мощные потребители (стиральные машины, отопительные установки) подключать кабелями с сечением 4…6 мм².

Все проводники имеют собственное электрическое сопротивление, и чем длиннее линия, тем больше в ней потери тока.

В квартире или доме разумных размеров при использовании медной проводки потерями можно пренебречь.

Для подключения удалённых объектов (баня, гараж, мастерская) рекомендуется, после расчёта, принять провод на одну ступень выше типового ряда сечений, например 6 мм² вместо 4 мм².

Лучший кабель для прокладки сетей освещения.

Две однопроволочные медные жилы сечением по 1,5 мм², каждая в ПВХ изоляции. Отличаются цветом, что позволяет легко определить «фазу» и «ноль».

Двойная изоляция, наружный слой из ПВХ-пластиката.

Могут использоваться в помещениях с высокой (до 98%) влажностью.

Кабели ВВГнг не распространяют горение, безопасны в пожарном отношении, необходимы при прокладке по деревянным конструкциям.

 

Ссылка на страницу: https://www.smsm.ru/product/kabel-vvg-ng-2kh2-5/

Пять многопроволочных медных жил по 6 мм², каждая в цветной ПВХ изоляции. Наличие заземляющей и нулевой жилы облегчает соединение обмоток трёхфазных электродвигателей «звездой» или «треугольником».

Незаменим для подключения насосов водоснабжения, систем отопления.

Средний слой изоляции придаёт кабелю дополнительную гибкость.

Влагоустойчив.

Наружная оболочка из пластиката, не поддерживающего горение.

Ссылка на страницу: https://www.smsm.ru/product/kabel-vvg-ng-5kh6/

Две многопроволочные медные жилы сечением 4 мм² в двойной пластикатовой ПВХ изоляции.

Гибкий кабель для запитывания розеток или отдельных групп потребителей.

Расцветка изоляции жил совпадает с другими кабелями типа ВВГ, что удобно при монтаже проводки.

Наружная оболочка не поддерживает горение.

Может использоваться в широком диапазоне температур и при высокой влажности.

 

Ссылка на страницу: https://www.smsm.ru/product/kabel-vvg-ng-2kh5/

Монтируя электропроводку жилого дома или квартиры, руководствуйтесь не научно-популярными справочниками, а официальными документами. Применяйте провода и кабели подтверждённого качества.

И смело заявляйте: Мой дом — моя надёжная и безопасная крепость.

Медь и электричество. Сопротивление и сопротивление.

Медь и электричество. Сопротивление и сопротивление.

стр. 4 Сопротивление и удельное сопротивление gif»> Сыпучие свойства

Рисунок 2.2 Высокая проводимость меди делает ее подходящей для электрододержателя, который пропускает огромные токи в сталеплавильную дуговую печь.

Когда мы говорим, что медь тяжелее алюминия, мы сравниваем их плотности. Точно так же, когда мы говорим, что медь является лучшим проводником, чем алюминий, мы сравниваем их удельные сопротивления Ом. Плотность и удельное сопротивление являются объемными свойствами материала. Их стоимость не зависит от размера или формы конкретного образца только от самого материала. Удельное сопротивление : зависит только от материала Сопротивление : зависит от размера и формы, а также от материала. Что такое удельное сопротивление? По сути, удельное сопротивление представляет собой сопротивление двух противоположных граней кубического метра материала (точно так же, как плотность представляет собой массу кубического метра). Удельное сопротивление говорит о том, насколько резистентен материал. Удельное сопротивление имеет символ r — ( rho рифмуется со словом снег), а его единицами измерения являются ом-метры. Количество Символ Блок Удельное сопротивление r    (греческая буква ро) Вт·м    (Ом-метр) Сопротивление Р Вт Удельное сопротивление чистой меди 1,7×10 -8 Вт·м Обратите внимание, что это очень маленькое число 0,000 000 017 Вт м. Это связано с тем, что сопротивление кубического метра меди было бы практически нулевым. Чем меньше удельное сопротивление, тем лучше материал проводит электричество. Удельное сопротивление является обратной величиной проводимости (что говорит нам о том, насколько хорошим проводником является материал).

Рисунок 2.2 График удельных сопротивлений некоторых металлов.	Некоторые удельные сопротивления В таблице 3 показаны некоторые удельные сопротивления. Вы увидите, что удельное сопротивление колеблется примерно от 10 -8   W   более 10 16   W    более 24 порядков. Ни одно другое свойство материалов не изменяется в таком широком диапазоне. Металл Удельное сопротивление /(Вт·м) Материал Удельное сопротивление /(Вт·м) серебро 1,6 × 10 -8 уголь от 35 до 5000 × 10 -8 медь 1,7 × 10 -8 графит 800 × 10 -8 алюминий 3,2 × 10 -8 германий 0,65 свинец 21,0 × 10 -8 кремний 2,3 × 10 -3 манганин (сплав) 44,0 × 10 -8 стекло пирекс 10 12 эврика (сплав) 49,0 × 10 -8 ПТФЭ 10 12 до × 10 16 сталь (варьируется) от 10 до 100 × 10 -8 кварц 5 × 10 16 Таблица 3. Значения удельного сопротивления при комнатной температуре. Для металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Для полупроводников и многих изоляторов верно обратное.
Рисунок 2.3 График, иллюстрирующий изменение сопротивления в зависимости от l, A и rho.	Расчет сопротивления Чтобы рассчитать сопротивление R провода, нам нужно знать три вещи: его длина  чем длиннее провод, тем больше его сопротивление его площадь поперечного сечения A   чем больше площадь, тем меньше его сопротивление удельное сопротивление материала r  чем больше удельное сопротивление, тем больше его сопротивление.         сопротивление = удельное сопротивление × длина / площадь Это уравнение определяет удельное сопротивление. Мы можем переставить его, чтобы получить формулу удельного сопротивления:         удельное сопротивление = сопротивление × площадь / длина

Калькулятор PUE — что такое PUE и как его рассчитать

Сравнительный анализ энергоэффективности вашего центра обработки данных — это ключевой первый шаг к снижению энергопотребления и связанных с ним затрат на электроэнергию. Сравнительный анализ позволяет понять текущий уровень эффективности в центре обработки данных, а по мере внедрения дополнительных рекомендаций по повышению эффективности помогает оценить эффективность этих усилий по повышению эффективности.

Эффективность использования энергии (PUE) и связанная с ней Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE) — это общепринятые стандарты сравнительного анализа, предложенные Green Grid, чтобы помочь ИТ-специалистам определить, насколько энергоэффективны центры обработки данных, и контролировать влияние их усилий по повышению эффективности. Uptime Institute также рекомендует комплексный эталонный показатель под названием «Средняя корпоративная эффективность центра обработки данных» (CADE). На своем Техническом форуме в феврале 2009 г. компания Green Grid представила новые эталонные показатели под названием «Производительность центра обработки данных» (DCP) и «Энергопроизводительность центра обработки данных» (DCeP), которые исследуют полезную работу, производимую вашим центром обработки данных. Все контрольные показатели имеют свою ценность, и при правильном использовании они могут стать полезным и важным инструментом для повышения энергоэффективности вашего центра обработки данных.

Калькулятор PUE и DCiE

Рассчитайте PUE (эффективность использования энергии) и DCiE и начните оценивать эффективность в своем центре обработки данных.

---

Введите общую ИТ-нагрузку

Введите общую нагрузку на объект

Выберите страну

 

Выберите штат

 

кВт/ч Стоимость 6 90:

—

Текущий DCiE:

—

---

Теперь, когда у нас есть контрольный показатель вашего текущего уровня эффективности, давайте продолжим и рассчитаем потенциальную экономию, если вы улучшите этот показатель.

Что такое PUE? Что такое DCiE?

PUE / DCiE — это тесты эффективности, сравнивающие инфраструктуру вашего центра обработки данных с существующей ИТ-нагрузкой. Первоначальный бенчмаркинг PUE/DCiE дает оценку эффективности и устанавливает основу для повторного тестирования объекта. Сравнивая первоначальные и последующие оценки, руководители центров обработки данных могут оценить влияние того, что должно быть постоянной мерой по повышению эффективности. В любой момент времени они сравнивают мощность, используемую в настоящее время для ИТ-оборудования, в котором нуждается компания, с мощностью, используемой инфраструктурой, обеспечивающей охлаждение, питание, резервное копирование и защиту этого ИТ-оборудования.

PUE Пример:
Наличие объекта, который использует 100 000 кВт общей мощности, из которых 80 000 кВт используются для питания вашего ИТ-оборудования, будет генерировать PUE, равный 1,25. 100 000 кВт общей мощности объекта, разделенные на 80 000 кВт мощности ИТ.

DCiE Пример:
Наличие того же объекта, который использует 100 000 кВт общей мощности, из которых 80 000 кВт используются для питания вашего ИТ-оборудования, будет генерировать DCiE 0,8. 80 000 кВт ИТ-мощности разделить на 100 000 кВт общей мощности объекта.

Создание PUE/DCiE — это только начало пути к эффективности. Чтобы этот эталонный показатель был значимым, он должен генерироваться на регулярной основе и, желательно, также в разные дни недели и в разное время суток. Цель состоит в том, чтобы предпринять действенные действия по повышению эффективности на основе ваших фактических данных. Сравнивая ваш начальный тест с тестами, полученными после внесения изменений, вы сможете увидеть заметные улучшения в вашем PUE/DCiE.

Сократите эксплуатационные расходы за счет использования измерений, сравнительного анализа, моделирования и анализа для повышения энергоэффективности вашего центра обработки данных.

PUE = общая мощность оборудования / мощность ИТ-оборудования
DCiE = мощность ИТ-оборудования / общая мощность оборудования

PUE	DCiE	Уровень эффективности
3,0	33%	Очень неэффективно
2,5	40%	Неэффективный
2,0 ​​	50%	В среднем
1,5	67%	Эффективный
1,2	83%	Очень эффективный

DCiE и PUE Wars и Green Washing… чем PUE не является!

Возможно, вы слышали термины «PUE Wars» или «PUE Marketing». Компания Green Grid, автор как PUE, так и DCiE, не собиралась использовать какой-либо показатель для сравнения одного объекта с другим. К сожалению, это не помешало некоторым людям публиковать свои значения PUE в попытке продать свои объекты или стратегии проектирования. Хотя их усилия по повышению эффективности центров обработки данных следует приветствовать, этих показателей самих по себе недостаточно для определения эффективности центров обработки данных. Разговор должен включать продуктивность. Получаете ли вы максимальную отдачу от своих серверов и хранилища? Вы максимизируете вычислительную мощность? Удаление простаивающих серверов? Консолидация и виртуализация?

Многие в отрасли хотели бы иметь контрольный показатель для центров обработки данных, аналогичный корпоративному среднему расходу топлива (CAFE), принятому Конгрессом в 1970-х годах, который сравнивает количество миль на галлон (MPG) от одного автомобиля к другому. PUE в настоящее время не является такой метрикой. Быстрая иллюстрация продемонстрирует эту мысль:

В более ранних расчетах PUE и DCiE объект с общей мощностью 100 000 кВт и 80 000 кВт, предназначенными для ИТ-оборудования, имел PUE 1,25 и DCiE 0,8. Обычно это считается очень респектабельным эталоном. Но насколько значимо это измерение, если большая часть серверов просто простаивает или не очень продуктивна?

Сравнительный анализ PUE и DCiE с точки зрения неспециалистов:

Компаниям и организациям требуется ИТ-оборудование для предоставления своих продуктов и услуг, обработки транзакций, обеспечения безопасности, а также для ведения и развития своего бизнеса. Чем больше растет компания/организация, тем больше потребность в размещении их компьютерного оборудования в безопасной среде. ИТ-оборудование включает в себя компьютерные серверы, концентраторы, маршрутизаторы, коммутационные панели и другое сетевое оборудование. В зависимости от размера эта безопасная среда называется коммутационным шкафом, компьютерным залом, серверным помещением или центром обработки данных. В дополнение к энергии, необходимой для работы этого ИТ-оборудования, электроэнергия используется для освещения, безопасности, резервного питания и климат-контроля, чтобы поддерживать уровни температуры и влажности, которые минимизируют время простоя из-за проблем с нагревом. Сравнивая PUE или DCiE, вы сравниваете мощность, необходимую для критически важных для бизнеса ИТ, с мощностью, обеспечивающей работоспособность и защиту этого ИТ-оборудования.

Все ИТ-оборудование (и все, что работает на электричестве) выделяет тепло. В помещении, заполненном стойками с компьютерами и другим ИТ-оборудованием, значительная часть ваших затрат на электроэнергию приходится на специализированное оборудование для охлаждения и питания центра обработки данных, развернутое для поддержания работоспособности ваших серверов и другого ИТ-оборудования. Проблемы с перегревом в центрах обработки данных являются основной причиной простоев.

Центры обработки данных представляют собой большие сложные среды, в которых часто работают разные стратегические группы, управляющие ключевыми компонентами: одна группа занимается управлением объектами, а другая — ИТ-оборудованием, развернутым в объекте. В этих средах менеджеры объектов обычно определяют проблемы инфраструктуры, включая питание, охлаждение и воздушный поток, а ИТ-менеджеры определяют критически важные ИТ-системы, такие как серверы и сетевое оборудование.

Частота сравнительного анализа PUE / DCiE:
Чтобы иметь какое-либо истинное значение, PUE и DCiE также не являются эталонными тестами, которые можно проводить один раз или нечасто. Их следует измерять регулярно, если не в режиме реального времени, в разное время дня и недели. Чтобы подчеркнуть это значение, Green Grid вводит некоторые дополнительные идентификаторы, которые в сочетании с эталонным показателем PUE дадут вам гораздо лучшее представление о частоте и общей значимости результирующего показателя PUE или DCiE.

Вы не можете контролировать или управлять тем, что не измеряете
Наличие целостного понимания энергопотребления вашего компьютерного зала или центра обработки данных является ключевым первым шагом в способности определить соответствующие шаги, необходимые для повышения энергоэффективности . Измерение следует использовать в качестве постоянного инструмента в общей стратегии вашего центра обработки данных. Измерение CFD на разных высотах в ряду стоек вместе с измерением давления воздуха под напольной плиткой может не только помочь вам убедиться, что вы получаете достаточно холодного воздуха на вход ваших серверов, но и поддерживать поток воздуха на рекомендованном уровне ASHRAE для для всего ИТ-оборудования (текущие рекомендации ASHRAE по воздуху на входе относятся к диапазону окружающей среды от 18°C ​​до 27°C (от 64,4°F до 80,6°F) и точке росы по влажности от 5,5°C до 15°C. Эти данные также могут помочь вам исключить горячий коридор / проблемы сдерживания холодных коридоров (утечка горячего воздуха в холодные коридоры и наоборот). При надлежащем измерении мощности всего ИТ-оборудования и инфраструктуры вашего центра обработки данных вы сможете определить свои PUE и DCiE. Поскольку PUE / DCiE являются отраслевыми стандартами , определение рейтинга энергоэффективности вашего центра обработки данных позволит вам сравнить эффективность вашего объекта с другими центрами обработки данных по всему миру. ве. Обеспечение энергоэффективности вашего центра обработки данных должно быть непрерывным процессом. После определения рейтинга эффективности вашего объекта вы внедряете передовые методы питания и охлаждения для повышения эффективности, а затем отслеживаете, как эти изменения улучшают ваш показатель PUE/DCIE. И по мере того, как вы добавляете дополнительные энергоэффективные ИТ-активы, процесс продолжает показывать, насколько меньше энергии потребляет ваше предприятие. Улучшения в ваших DCiE и PUE коррелируют с повышением эффективности, что, в свою очередь, демонстрирует измеримое сокращение счетов за электроэнергию вашей компании или организации.

Как рассчитать PUE и DCiE:

PUE и DCiE: что измерять

Понятия PUE и DCiE кажутся простыми. Тем не менее, запутанный лабиринт трансформаторов, PDU и охладителей делает измерения более чем простыми арифметическими действиями.

Расчет PUE или DCiE имеет большее значение, когда он становится повторяемым процессом, отслеживаемым во времени. Содержимое здесь предназначено для помощи профессионалам в области центров обработки данных при первом чтении, разработке протокола, который будет повторяться по мере продолжения усилий по повышению эффективности.

Шаг 1. Разработайте график тестирования

Частота измерения PUE/DCiE зависит от общей программы повышения эффективности. Если сбор данных автоматизирован с помощью программного обеспечения, должны быть возможны непрерывные измерения (час за часом, минута за минутой). Нагрузки могут колебаться в течение рабочего дня, и профессионалы могут найти ценность в сравнении PUE при пиковых нагрузках с измерениями в более медленные или холостые моменты дня.

Автор PUE и DCiE, The Green Grid дает следующие рекомендации по интервалам измерения:

• Программа базовой эффективности: Ежемесячно/еженедельно
• Программа средней эффективности: ежедневно
• Программа повышенной эффективности: непрерывная (час за часом)

Независимо от того, выполняются ли расчеты раз в месяц или раз в час, любое регулярное измерение является шагом в правильном направлении.

Шаг 2. Планирование целей повышения эффективности

Ваш план повышения эффективности может быть базовым или подробным по вашему желанию. Например, выделенный центр обработки данных может получать поступающую электроэнергию прямо на счетчике, а ИТ-нагрузку — прямо с ИБП. Отсюда простое деление дает оценку эффективности.

Базовый расчет
Общая ИТ-нагрузка	94 кВт
Общая нагрузка объекта	200 кВт
ПУЭ	2.13
DCiE	47%

Но на общую нагрузку объекта влияет ряд компонентов. Инфраструктура охлаждения может потреблять 40% поступающей электроэнергии, как в примере ниже. По этой причине пользователь может захотеть специально измерить и отследить потребление на центральном заводе.

Детальный расчет
Общая ИТ-нагрузка	94 кВт
Инфраструктура охлаждения	80 кВт
Нагрузка энергосистемы	24 кВт
Осветительная нагрузка	2 кВт
Общая нагрузка объекта	200 кВт
ПУЭ	2. 13
DCiE	47%

Современные технологии позволяют проводить очень точные измерения. Система управления зданием может отслеживать общее количество потребляемой электроэнергии, нагрузки на охладители и нагрузки на освещение. Технология Cisco EnergyWise, новые продукты для питания стоек и мониторинг ответвленных цепей позволяют отслеживать энергопотребление на уровне устройств. Удаленные датчики и программные продукты могут контролировать кВт и кВтч отдельных CRAC и CRAH. В результате пользователи могут нацеливаться и улучшать проблемные области центра обработки данных.

Этот уровень детализации в конечном итоге зависит от ваших целей, возможностей и бюджета. Независимо от того, насколько проста или сложна программа, наиболее важной целью является последовательность. Вы не можете улучшить или контролировать то, что не измеряете.

Шаг 3: Знание компонентов распределения электроэнергии

Распределение электроэнергии играет центральную роль в этих измерениях. Энергия проходит через различные компоненты, и на пути от служебного входа к ИТ-оборудованию возникают потери. Вот некоторые из ключевых компонентов питания:

Трансформатор
Электричество проходит через служебный вход и поступает в трансформатор, который питает все, что находится ниже по потоку: распределительное устройство, ИБП, освещение, CRAC/CRAH и, наконец, ИТ-оборудование. Поднятая сторона этого трансформатора представляет собой потенциальную точку для измерения общей мощности объекта.

Источник бесперебойного питания (ИБП)
После трансформатора, безобрывных переключателей, распределительного устройства. Это представляет собой потенциальную точку для измерения общей ИТ-нагрузки.

Блок распределения питания (PDU)
В отличие от стоечных блоков питания (от которых фактически питается ИТ-оборудование), эти напольные блоки распределяют питание через автоматические выключатели на шкафы и стойки, в которых находится ИТ-оборудование. Это местоположение, если оно доступно, представляет собой более полную точку для измерения ИТ-нагрузки, поскольку оно включает электрические потери как в ИБП, так и в PDU.

Шаг 4. Определите общую мощность объекта

Трансформаторы
Трансформаторы не обладают интеллектом по своей природе, поэтому необходимо будет проводить измерения. Сложные портативные устройства могут обеспечить моментальное считывание поступающего электричества.

Однако цель состоит в том, чтобы отслеживать результаты и улучшения с течением времени. Накладные счетчики, установленные на верхней стороне трансформатора, могут количественно оценить повышение эффективности за счет непрерывных измерений. Устройства, размещенные в электрических коробках рядом с трансформатором, имеют выводы, которые устанавливаются вокруг каждого проводника и обеспечивают подробные показания каждой электрической фазы.

Трансформаторы чрезвычайно важны для работы центра обработки данных, и некоторые пользователи, обеспокоенные сложностью установки или восприятием времени простоя, могут не решиться устанавливать такие счетчики. Тем не менее, грамотная и опытная инженерия может развеять эти опасения и позволить пользователю сэкономить на затратах на электроэнергию в течение всего срока службы его объекта.

Автоматический/статический переключатель ввода резерва (ATS / STS)
Несмотря на то, что измерение нагрузки на специализированном трансформаторе обеспечивает наиболее точную нагрузку объекта, существуют ситуации, когда измерение в этой точке цепочки поставок невозможно. Выход АВР/СТС обеспечивает оптимальную точку учета мощности объектов. В среде, включающей резервный генератор, измерение мощности объекта на выходе АВР/СТС является предпочтительной точкой для сбора нагрузки всего объекта, так как все системы, необходимые для критически важных операций, питаются от этой точки.

Программное обеспечение для управления зданием
Пользователи могут уже использовать систему управления зданием, которая постоянно отслеживает энергопотребление. Если это так, общая мощность объекта может быть немного больше, чем несколько кликов, представляя значения через веб-интерфейс.

Шаг 5. Найдите общую ИТ-нагрузку

Измерение ИТ-нагрузки с помощью PDU
Выход PDU — еще одна точка измерения. Более новые PDU с читаемыми панелями или автоматическим мониторингом ответвленных цепей делают ИТ-нагрузку очень доступной. Как упоминалось ранее, PDU могут содержать несколько 42-контактных панелей, и без автоматизации установка счетчиков на каждом полюсе и управление полученными данными может оказаться затруднительной.

Имейте в виду, что каждое считывание зависит от электрических потерь из-за неэффективности ИБП и PDU. При желании вы можете рассчитать потери, сравнив входные и выходные значения каждого устройства.

• Входная мощность ИБП (кВт) – Выходная мощность ИБП (кВт) = потери мощности ИБП (кВт)
• Входная мощность PDU (кВт) – выходная мощность PDU (кВт) = потери мощности PDU (кВт)

Измерение ИТ-нагрузки через ИБП
Выход ИБП является первым логическим местом для сбора ИТ-нагрузки. Более новые системы ИБП могут включать читаемые передние панели или использовать веб-интерфейсы, которые упрощают любую детективную работу и предоставляют средство для отслеживания тенденций данных с течением времени. Более старые системы ИБП без передних панелей или возможностей SNMP могут использовать те же токоизмерительные клещи, которые обсуждались в разделе о трансформаторах.

Шаг 6. Предпримите осмысленные действия

После завершения начального чтения определите курс действий. Рассмотрите возможность использования инструментов моделирования или измерения для анализа воздушного потока на этаже центра обработки данных. Просмотрите взаимосвязанные настройки инфраструктуры охлаждения, начиная с температуры охлажденной воды и заканчивая температурой на входе в сервер. Устраните простаивающие серверы и по возможности используйте технологии виртуализации. Затем запустите тест еще раз.

Если ИТ поддерживает бизнес, в первую очередь улучшение PUE/DCiE имеет убедительный аргумент для бизнеса. Меньше потребляемой энергии, меньше счет за электричество. Хорошо для окружающей среды. Хорошо для итоговой суммы.

Как PUE или DCiE могут помочь вам сократить эксплуатационные расходы в вашем центре обработки данных?

Значительная экономия энергии для эффективного центра обработки данных! После расчета текущего эталонного значения PUE/DCiE нажмите здесь, чтобы воспользоваться нашим интерактивным калькулятором экономии для центра обработки данных, чтобы выбрать различные цели эффективности и посмотреть, сколько ваша организация может сэкономить на затратах на электроэнергию за счет повышения эффективности.

Сколько ваша организация может сэкономить, используя более энергоэффективный центр обработки данных?
До 50% счетов за электроэнергию центра обработки данных приходится на инфраструктуру (энергетическое и охлаждающее оборудование). Воспользуйтесь нашим интерактивным калькулятором эффективности центра обработки данных и узнайте, как снижение PUE приведет к значительной экономии энергии и затрат! 42U Калькулятор экономии эффективности центра обработки данных помогает ИТ-специалистам и руководителям высшего звена оценить краткосрочную и долгосрочную экономию, которая может быть достигнута за счет повышения энергоэффективности инфраструктуры их центра обработки данных. Экономия за счет эффективности является как финансовой (капитальные затраты (CAPEX), так и эксплуатационные расходы (OPEX), а также сокращением выбросов углерода (углерода, выделяемого электричеством, используемым для питания оборудования в их центрах обработки данных). Также важно учитывать, но за рамками этого калькулятора находятся существенная экономия капитальных затрат за счет сокращения активов и отложенного строительства центра обработки данных, а также экономия других парниковых газов, отличных от CO2. комната, серверная или коммутационная

Как рассчитать плотность тока?

Электричество стало неотъемлемой частью нашей современной жизни. Нам нужно электричество, чтобы осветить темную комнату и привести в действие все наши приборы, такие как вентиляторы, смесители, кондиционеры, телевизоры и т. д. На самом деле мы не можем представить мир без электричества. Электричество называют формой энергии, возникающей из-за потока электронов. Есть два вида электричества, а именно статическое электричество и электричество тока. Поскольку использование электроэнергии в настоящее время увеличивается, она производится в больших количествах и хранится. Ток определяется как скорость потока заряда от отрицательных точек к положительным точкам в электрической цепи. Измеряется в амперах (А) и обозначается буквой (I). Существует два вида тока, а именно, переменный ток и постоянный ток.

Плотность тока

В физике плотность тока или плотность электрического тока связана с электромагнетизмом и определяется как мера тока, протекающего через единицу площади поперечного сечения. Электрический ток (I) — это макроскопическая величина, и мы определяем соответствующую микроскопическую величину, называемую плотностью тока. Плотность тока имеет как величину, так и направление, поскольку это векторная величина. В случае постоянного тока ток протекает равномерно по всему проводнику, даже если площадь поперечного сечения различается. С помощью плотности тока мы можем рассчитать количество тока, протекающего в заданном участке проводника. Он обозначается буквой «J», а его единица СИ — А/м 9.0246 2 .

Рассмотрим проводящий провод и подключим оба конца провода к батарее. Теперь будет создаваться электрическое поле, которое приводит к потоку электронов через проводник. Теперь, если σ — электропроводность проводящего провода, то плотность тока прямо пропорциональна напряженности электрического поля.

Плотность тока (Дж) = σ E

Где σ — электрическая проводимость,

E — электрическое поле.

 

Формула плотности тока:

Плотность тока (Дж) = I/A

площадь сечения проводника.

Размерная формула плотности тока M ⁰ L ^-2 T ⁰ I ¹ , ^{где M — масса, L — длина, T — время, I — ток.}

Решенные проблемы

Задача 1: Рассчитать плотность тока, если по медному проводу с сечением 20 м протекает ток силой 60 А ² .

Решение:

Данные,

Ток, протекающий по проводу (I) = 60 А

Площадь поперечного сечения провода (A) = 20 м ^{2 7 90 ,}

Плотность тока (Дж) = I/A

Дж = (60)/(20)

Дж = 3 А/м ²

Отсюда плотность тока 3 А/м ² .

Задача 2. Определить плотность тока, если по медному проводу диаметром 3 мм протекает ток силой 5 А.

Решение:

Данные данные,

Протекающий через проволоку (I) = 5A

Диаметр провода = 3 мм

⇒ RADIUS = 3/12 = 1,5 м = 3 ММ = 3 мм

9

⇒ RADIUS = 3/12 = 1,5 м = 1,5 м = 1,5 м = 1,5 м. сечения провода = πr ²

a = 3,14 × (0,0015) ²

A = 0,000007065 M ²

Мы знаем, что,

Плотность тока (J) = I/A

9. 5. 5. 0

J/5012666666666666666666666666666666666666666666666666666666666. 70120 27.70666666666666666666666666.7012. × 10 ⁵ А/м ²

Таким образом, плотность тока равна 7,07 × 10 ⁵ А/м ² .

Задача 3. Найти ток, протекающий по металлической проволоке, если площадь ее поперечного сечения 15 м ² и плотность тока 5 А/м ² .

Решение:

. Данные,

Площадь поперечного сечения (A) = 15 M ²

Плотность тока (J) = 5 A/M ²

Плотность тока.

Плотность тока (Дж) = I/A

5 = I/15

I= 5 × 15 = 75 А

Следовательно, ток, протекающий по проводу, равен 75 А.

Задача 4. Найдите площадь поперечного сечения провода при протекании тока по проводу 4 мА и плотности его тока 0,25 А/м ² .

Решение:

Данные,

Ток, протекающий по проводу (I) = 4 мА = 0,004 А

Плотность тока (Дж) = 0,25 А/м ^{2 7 Мы знаем, что}

Плотность тока (Дж) = I/A

0,25 = 0,004/A

A = 0,004/0,25

A = 0,016 м ² = 16 мм ²

6 площадь поперечного сечения, провод 16 мм ² .

Задача 5. Определить плотность тока, если по проводнику с площадью поперечного сечения 17 м 9 протекает ток силой 85 А.0246 2 .

Решение:

Данные,

Ток, протекающий по проводу (I) = 85 A

Площадь поперечного сечения провода (A) = 17 м2

Мы знаем, что,

Плотность тока (Дж) = I/A

Дж = 85/17

Дж = 5 А/м ²

Следовательно, плотность тока равна 5 А/м ² .

Задача 6: Каково определение плотности тока и ее единицы измерения в СИ?

Решение:

В физике плотность тока или плотность электрического тока определяется как мера тока, протекающего через единицу площади поперечного сечения. Он обозначается буквой «J», а единицей измерения в системе СИ является ампер на квадратный метр (А/м ² ).

Соединительный кабель с плоским разъемом

№

Для быстрого подключения подвижных токоприемников, для легкой сборки в местах с острыми краями и углами, избегая стационарной установки сплошных токопроводов.

Трос изготовлен из скрученных высокогибких и гибких канатов из чистой меди E-Cu с поперечным сечением до 1000 мм².

Наконечники прямоугольной формы запрессованы из бесшовных трубок E-Cu с эффективным контактом; Монтажные отверстия могут быть просверлены в соответствии с требованиями.

В связи с различными областями применения мы предлагаем различные защитные шланги для изоляции. Имеются:

Тип 1

Кабель и клеммы из чистой меди E-Cu, без изоляции.

Тип 2

Кабель со шлангом из ПВХ с толщиной стенки от 1 мм до 4 мм для температур до 80°C, стойкий к большинству кислот и щелочей.

Тип 3

Силиконовая кабельная изоляция или стекловолокно и арамид для температур до 250°C.

Тип 4

Кабель с изоляцией из электропромышленных шлангов, аналогичный силовому кабелю с водяным охлаждением.
Прочная конструкция с высокими показателями изоляции, но с ограниченной гибкостью, особенно для кабелей небольшой длины.

Помимо этих четырех дизайнов, комбинация, например, первый слой из ПВХ или силикона, а второй слой из арамида для защиты от механических повреждений.

Обратите внимание, что для расчета электрического КПД (Ампер) изоляция, а также параллельные цепи уменьшат возможный ток.

• чистая электронная медь
• изолированный

Стандартные размеры

Для получения более подробной информации выберите фильтр.

Сечение кабеля мм²	Ток в амперах от постоянного тока (чистая электронная медь)	Размер области контакта: длина x ширина			Стандартная однопроволочная* Диаметр мм			запрос заказа
		и	с	б
150	480	40	20	20	0,1			Запрос
200	600	40	25	25	0,15			Запрос
300	780	50	30	30	0,15	0,3		Запрос
400	950	80	40	40	0,15	0,3		Запрос
500	1100	80	40	40	0,15	0,3		Запрос
600	1200	100	40	40	0,15	0,3		Запрос
700	1350	100	—	60		0,3	1	Запрос
800	1500	100	—	60		0,3		Запрос
900	1650	по договоренности	по договоренности	по договоренности		0,3		Запрос
1000	1800	по договоренности	по договоренности	по договоренности		0,3	1	Запрос

* другие диаметры проволоки по вашему запросу.

Стандартные размеры

Для получения более подробной информации выберите фильтр.

Сечение кабеля мм²	Ток в амперах постоянного тока (изолированный)	Размер области контакта: длина x ширина			Стандартная однопроволочная* Диаметр мм			запрос заказа
		и	с	б
150	390	40	20	20	0,1			Запрос
200	480	40	25	25	0,15			Запрос
300	540	50	30	30	0,15	0,3		Запрос
400	760	80	40	40	0,15	0,3		Запрос
500	880	80	40	40	0,15	0,3		Запрос
600	960	100	40	40	0,15	0,3		Запрос
700	1100	100	—	60		0,3	1	Запрос
800	1200	100	—	60		0,3		Запрос
900	1350	по договоренности	по договоренности	по договоренности		0,3		Запрос
1000	1450	по договоренности	по договоренности	по договоренности		0,3	1	Запрос

* другие диаметры проволоки по вашему запросу.

Изоляция из арамида Изоляция из мягкого ПВХ Изоляция из стекловолокна

При заказе указывайте длину кабеля.
Стандартная версия не имеет монтажных отверстий.
По вашему запросу (также прилагается чертеж) комплектуем изделие монтажными отверстиями.

9.4: Удельное сопротивление и сопротивление — Физика LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

4402

• OpenStax
• OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Различать сопротивление и удельное сопротивление
• Дайте определение термину проводимость
• Опишите электрический компонент, известный как резистор
• Укажите зависимость сопротивления резистора от его длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления
• Укажите зависимость между удельным сопротивлением и температурой

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все подобные устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток. Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление . Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.

Удельное сопротивление

Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле \(\vec{E}\), и заряды в проводнике испытывают силу, вызванную электрическим полем. Полученная плотность тока \(\vec{J}\) зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, в том числе и в металлах, при данной температуре плотность тока примерно пропорциональна напряженности электрического поля. В этих случаях плотность тока можно смоделировать как 9{-1}\).

Электропроводность является неотъемлемым свойством материала. Другим внутренним свойством материала является удельное сопротивление, или электрическое сопротивление . Удельное сопротивление материала является мерой того, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока. Символом удельного сопротивления является строчная греческая буква rho, \(\rho\), а удельное сопротивление является величиной, обратной величине электропроводности:

\[\rho = \dfrac{1}{\sigma}.\]

Единица измерения Удельное сопротивление в единицах СИ представляет собой омметр \((\Omega \cdot m\). Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока.

\[\rho = \dfrac{E}{J}. {-1}\)ConductorsSemiconductors [1]Insulators»>  

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 удельное 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 мы и рассмотрим в последующих главах. 9{-5} \dfrac{V}{m}.\end{align*}\]

Значение

Из этих результатов неудивительно, что медь используется для проводов для передачи тока, потому что сопротивление довольно маленький. 2}\). Третьей важной характеристикой является пластичность. Пластичность — это мера способности материала втягиваться в провода и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что для того, чтобы проводник был подходящим кандидатом для изготовления проволоки, необходимо, по крайней мере, три важные характеристики: низкое удельное сопротивление, высокая прочность на растяжение и высокая пластичность. Какие еще материалы используются для электропроводки и в чем их преимущества и недостатки?

Ответить

Серебро, золото и алюминий используются для изготовления проводов. Все четыре материала имеют высокую проводимость, серебро имеет самую высокую. Все четыре легко вытягиваются в провода и обладают высокой прочностью на растяжение, хотя и не такой высокой, как у меди. Очевидным недостатком золота и серебра является стоимость, но серебряные и золотые провода используются для специальных применений, таких как провода для громкоговорителей. Золото не окисляется, что обеспечивает лучшее соединение между компонентами. У алюминиевых проводов есть свои недостатки. Алюминий имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь, поэтому требуется больший диаметр, чтобы соответствовать сопротивлению на длину медных проводов, но алюминий дешевле меди, так что это не главный недостаток. Алюминиевые проволоки не обладают такой высокой пластичностью и прочностью на растяжение, как медь, но пластичность и прочность на растяжение находятся в пределах допустимых уровней. Есть несколько проблем, которые необходимо решить при использовании алюминия, и необходимо соблюдать осторожность при выполнении соединений. Алюминий имеет более высокую скорость теплового расширения, чем медь, что может привести к ослаблению соединений и возможной опасности возгорания. Окисление алюминия не проходит и может вызвать проблемы. При использовании алюминиевых проводов необходимо использовать специальные методы, а такие компоненты, как электрические розетки, должны быть рассчитаны на прием алюминиевых проводов.

PhET

Просмотрите это интерактивное моделирование, чтобы узнать, как площадь поперечного сечения, длина и удельное сопротивление провода влияют на сопротивление проводника. Отрегулируйте переменные с помощью ползунков и посмотрите, станет ли сопротивление меньше или больше.

Температурная зависимость удельного сопротивления

Взглянув на таблицу \(\PageIndex{1}\), вы увидите столбец с пометкой «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры. В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. На самом деле у большинства проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает усиление колебаний атомов в структуре решетки металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Во многих материалах зависимость приблизительно линейна и может быть смоделирована линейным уравнением: 9оС\).

Также обратите внимание, что температурный коэффициент \(\alpha\) отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице \(\PageIndex{1}\), 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

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление является мерой того, насколько сложно пропустить ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление является характеристикой материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление является характеристикой провода или компонента.

Для расчета сопротивления рассмотрим отрезок токопроводящего провода площадью поперечного сечения A , длина L и удельное сопротивление \(\rho\). Через проводник подключена батарея, создающая на нем разность потенциалов \(\Delta V\) (рис. \(\PageIndex{1}\)). Разность потенциалов создает электрическое поле, пропорциональное плотности тока, согласно \(\vec{E} = \rho \vec{J}\).

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Потенциал, создаваемый батареей, подается на отрезок проводника с площадью поперечного сечения \(A\) и длиной \(L\).

Величина электрического поля на отрезке проводника равна напряжению, деленному на длину, \(E = V/L), а величина плотности тока равна силе тока, деленной на сечение. площадь сечения, \(J = I/A\). Используя эту информацию и вспомнив, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем увидеть, что напряжение пропорционально току:

\[\begin{align*} E &= \rho J \\[4pt] \dfrac{V}{L} &= \rho \dfrac{I}{A} \\[4pt] V &= \ left(\rho \dfrac{L}{A}\right) I. \end{align*}\]

Определение: Сопротивление

Отношение напряжения к току определяется как сопротивление \(R \):

\[R \equiv \dfrac{V}{I}. \]

Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, деленную на площадь:

\[R \equiv \dfrac{V}{I} = \rho \dfrac{L}{A}.\]

Единицей сопротивления является ом, \(\Омега\). Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекающего тока или обеспечения падения напряжения. На рисунке \(\PageIndex{2}\) показаны символы, используемые для обозначения резистора на принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-see») и Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы широко используются. В этом тексте мы используем стандарт ANSI для его визуального распознавания, но мы отмечаем, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что облегчает его чтение.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): символы резистора, используемые на принципиальных схемах. а) символ ANSI; (b) символ МЭК.

Зависимость сопротивления от формы и материала

Резистор можно смоделировать в виде цилиндра с площадью поперечного сечения A и длиной L , изготовленного из материала с удельным сопротивлением \(\rho\) (рисунок \( \PageIndex{3}\)). Сопротивление резистора равно \(R = \rho \dfrac{L}{A}\)

. Рисунок \(\PageIndex{3}\): Модель резистора в виде однородного цилиндра длиной L и площадь поперечного сечения A . Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше его площадь поперечного сечения А , тем меньше его сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резисторов является углерод. Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, и к нему присоединены два медных вывода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка изготовлена ​​из оксида металла, обладающего полупроводниковыми свойствами, подобными углероду. Снова в концы резистора вставлены медные выводы. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке \(\PageIndex{4}\). 9{-5} \, \Омега\), а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как \(R_0\) прямо пропорционально \(\rho\). Для цилиндра мы знаем \(R = \rho \dfrac{L}{A}\), поэтому, если L и A не сильно меняются с температурой, R имеет ту же температурную зависимость, что и \( \ро\). (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на 9оС\).

Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (рис. \(\PageIndex{5}\)). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле 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.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Эти известные термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры. 9oC)\right) \\[5pt] &= 4.8 \, \Omega \end{align*} \]

Значение

Обратите внимание, что сопротивление изменяется более чем в 10 раз по мере того, как нить нагревается до высокая температура и ток через нить накала зависит от сопротивления нити и приложенного напряжения. Если нить используется в лампе накаливания, начальный ток через нить при первом включении лампы будет выше, чем ток после того, как нить достигнет рабочей температуры.

Упражнение \(\PageIndex{2}\)

Тензорезистор — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей подложки, поддерживающей узор из проводящей фольги. Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения подложки. Как изменится сопротивление тензорезистора? Влияет ли на тензодатчик изменение температуры?

Ответить

Рисунок из фольги растягивается по мере растяжения подложки, а дорожки из фольги становятся длиннее и тоньше. Поскольку сопротивление рассчитывается как \(R = \rho \dfrac{L}{A}\), сопротивление увеличивается по мере растяжения дорожек из фольги. При изменении температуры изменяется и удельное сопротивление дорожек фольги, изменяя сопротивление. Одним из способов борьбы с этим является использование двух тензодатчиков, один из которых используется в качестве эталона, а другой используется для измерения деформации. Два тензодатчика поддерживают постоянную температуру

Сопротивление коаксиального кабеля

Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные помехи, то есть сигналы от другого оборудования и приборов. Коаксиальные кабели используются во многих приложениях, требующих устранения этого шума. Например, их можно найти дома в соединениях кабельного телевидения или других аудиовизуальных соединениях. Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника радиуса \(r_i\), окруженного вторым, внешним концентрическим проводником радиусом \(r_0\) (рисунок \(\PageIndex{6}\)). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например, полиэтиленом. Между двумя проводниками возникает небольшой радиальный ток утечки. Определить сопротивление коаксиального кабеля длиной 9 см.0663 л .

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических проводников, разделенных изоляцией. Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных соединениях.

Стратегия

Мы не можем использовать уравнение \(R = \rho \dfrac{L}{A}\) напрямую. Вместо этого мы смотрим на концентрические цилиндрические оболочки толщиной dr и интегрируем.

Решение

Сначала находим выражение для \(dR\), а затем интегрируем от \(r_i\) до \(r_0\), 9{r_0} \dfrac{1}{r} dr \\[5pt] &= \dfrac{\rho}{2\pi L} \ln \dfrac{r_0}{r_i}.\end{align*}\]

Значение

Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов и удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника. Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к затуханию (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.

Упражнение \(\PageIndex{3}\)

Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиусов двух проводников. проводник. Если вы проектируете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?

Ответить

Чем больше длина, тем меньше сопротивление. Чем больше удельное сопротивление, тем выше сопротивление. Чем больше разница между внешним радиусом и внутренним радиусом, то есть чем больше отношение между ними, тем больше сопротивление. Если вы пытаетесь максимизировать сопротивление, выбор значений этих переменных будет зависеть от приложения. Например, если кабель должен быть гибким, выбор материалов может быть ограничен.

Phet: Цепь батареи и резистора

Просмотрите это моделирование, чтобы увидеть, как приложенное напряжение и сопротивление материала, через который протекает ток, влияют на ток через материал. Вы можете визуализировать столкновения электронов и атомов материала, влияющие на температуру материала.

---

Эта страница под названием 9.4: Сопротивление и сопротивление распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Автор

   ОпенСтакс

   Лицензия

   СС BY

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   ОпенСтакс

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. электропроводность
   2. Ом
   3. сопротивление
   4. удельное сопротивление
   5. источник@https://openstax. org/details/books/university-physics-volume-2

электромагнетизм. Почему толщина провода влияет на сопротивление?

Спросил 9 лет, 1 месяц назад

Изменено 3 года, 2 месяца назад

Просмотрено 160 тысяч раз

\$\начало группы\$

Учитель объяснил почему, используя аналогию с шоссе. Чем больше у вас полос, тем быстрее проезжают автомобили, где количество полос, очевидно, представляет собой толщину провода, а автомобили представляют электроны. Достаточно легко.

Но разве после определенного момента провод не должен становиться настолько толстым, что любая толщина после этого не влияет на сопротивление? Например, если у вас есть 100 автомобилей, едущих по шоссе, 4-полосное шоссе позволит автомобилям двигаться намного быстрее, чем 1-полосное, потому что на одну полосу приходится меньше автомобилей. Но шоссе с 1000 полосами движения будет столь же эффективным, как и шоссе с 10000 полосами движения, потому что на обоих шоссе у каждой машины есть своя полоса. После 100 полос количество полос не обеспечивает сопротивления.

Так почему же увеличение толщины провода всегда снижает сопротивление?

• электромагнетизм
• физика

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Аналогия с автомобилем не очень удачна, так как электроны на самом деле не перетекают с одного конца провода на другой (ну, они перетекают, но очень медленно), и это подразумевает, что между автомобилями есть некоторое пространство, в то время как это будет больше похоже на пробку независимо от ширины шоссе.
Это больше похоже на ряд бильярдных шаров, и к первому прикладывается сила, а к последнему энергия передается через все промежуточные шары (немного похоже на колыбель ньютона, хотя шары толком не отскакивают в каждый Другой). Свободные электроны подпрыгивают, иногда встречая препятствия (см. Ниже) с разностью потенциалов, вызывающей средний наклон к направлению тока.

Аналогия с водой лучше — труба всегда заполнена водой, и для одного и того же насоса (аккумулятора) давление (напряжение) всегда ниже, чем шире труба, что соответствует большему расходу и меньшему сопротивлению.

Эта цитата со страницы Wiki, посвященной сопротивлению, достаточно хорошо объясняет:

В металлах. Металл состоит из решетки атомов, каждый из которых имеет внешняя оболочка электронов, которые свободно диссоциируют от своих родителей атомы и путешествуют по решетке. Это также известно как положительное ионная решетка.4
Это «море» диссоциирующих электронов позволяет металлу проводить электрический ток. Когда разность электрических потенциалов (напряжение) приложено к металлу, результирующее электрическое поле заставляет электроны двигаться от одного конца проводника к другому.
При комнатной температуре металлы обладают сопротивлением. Основная причина это сопротивление есть тепловое движение ионов. Это действует для рассеивания электронов (из-за деструктивной интерференции свободных электронных волн на некоррелирующие потенциалы ионов) [необходима цитата]. Также вносящие вклад в стойкость в металлах с примесями. дефекты решетки. В чистых металлах этот источник незначительный [необходима цитата].
Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше электронов на единицу длины доступно для нести ток. В результате сопротивление ниже в больших проводники поперечного сечения. Количество обнаруженных событий рассеяния электроном, прошедшим через материал, пропорциональна длина проводника. Следовательно, чем длиннее проводник, тем выше сопротивление. Различные материалы также влияют на сопротивление.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Я собираюсь подойти к вашему вопросу немного по-другому, чтобы попытаться дать вам немного более интуитивное понимание того, почему сопротивление снижается.

Давайте сначала рассмотрим эквивалентное сопротивление простой цепи:

_{(источник: electronics.dit.ie)}

Когда резисторы соединены параллельно (нижняя цепь на рисунке), общее сопротивление равно: \$\frac {1}{R_{Total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} … \frac{1}{R_n} \$

Вы можете увидеть это уравнение в учебнике, но у вас может возникнуть вопрос: «Но вы добавили больше резисторов! Как это могло привести к снижению сопротивления?».

Чтобы понять почему, давайте посмотрим на электрическую проводимость. Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению. То есть чем меньше сопротивление материала, тем больше его проводимость. Проводимость определяется как \$G = \frac{1}{R}\$, где \$G\$ — проводимость, а \$R\$ — сопротивление.

Теперь эта часть интересна, посмотрите, что происходит, когда мы используем проводимость в уравнении сопротивления параллельной цепи.

\$Conductance = G_{Total} = G_1 + G_2 + G_3 . . G_n = \frac{1}{R_{Total}}= \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} … \frac{1}{R_n} \$

Здесь мы видим, что проводимость увеличивается при параллельном добавлении резисторов, а сопротивление уменьшается! Каждый резистор способен проводить определенный ток. Когда вы добавляете резистор параллельно, вы добавляете дополнительный путь, по которому может течь ток, и каждый резистор вносит определенный вклад в проводимость.

Если у вас более толстый провод, он действует как эта параллельная цепь. Представьте, что у вас есть одна жила провода. Он имеет определенную проводимость и определенное сопротивление. Теперь представьте, что у вас есть проволока, состоящая из 20 отдельных прядей, и каждая прядь имеет такую ​​же толщину, как и предыдущая.

Если каждая жила имеет определенную проводимость, то наличие провода с 20 жилами означает, что ваша проводимость теперь в 20 раз больше, чем у провода только с одной жилой. Я использую пряди, потому что это помогает вам увидеть, что более толстая проволока — это то же самое, что иметь несколько меньших проволок. Поскольку проводимость увеличивается, это означает, что сопротивление уменьшается (поскольку оно обратно пропорционально проводимости).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Электричество — это не что иное, как поток электронов через материал. С одной стороны, это похоже на садовый шланг , уже наполненный водой. Когда вода включается (подается давление) в кране, давление проходит через шланг намного быстрее, чем любая конкретная молекула воды, и вода начинает вытекать из дальнего конца практически сразу. Провод наполнен электронами, способными двигаться, когда вы прикладываете немного электродвижущей силы. Приложите напряжение, и вам не придется ждать, пока первые электроны пройдут по проводу, они почти сразу же начнут двигаться на дальнем конце.

Теперь подумайте о поперечном сечении провода. . . представьте, что вы рисуете линию вокруг провода, перпендикулярную оси провода. Теперь представьте, что вы подсчитываете количество электронов, прошедших эту линию через окружность, которая является поперечным сечением провода. Это ток, измеряемый в амперах. Есть несколько способов получить одинаковый ток. Много электронов медленно дрейфует, или меньше электронов тянет a&&, чтобы получить такое же количество электронов, проходящих через ваше поперечное сечение в секунду, и, следовательно, такой же ток.

Как убедить их двигаться быстрее? Приложите большую электродвижущую силу. Таким образом, в проводе с половиной диаметра у вас будет одна четвертая площади поперечного сечения, что означает одну четвертую количества электронов, доступных в проводе любой заданной длины, чтобы пройти вашу линию в секунду. Что ты собираешься сделать, чтобы увеличить этот ток с меньшим количеством электронов, доступных для движения? Вам придется двигать их быстрее, чтобы такое же количество могло проходить в секунду, применяя более высокое напряжение.

Вот и все: более тонкий провод требует более высокого напряжения для передачи того же тока. Это в значительной степени определение сопротивления, так как В/I = R .

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Забудьте аналогию с шоссе. Сопротивление провода зависит от 3 параметров: проводимости материала, из которого изготовлен провод, площади его поперечного сечения и длины. Материалы с высокой проводимостью, такие как медь и серебро, используются для изготовления проводов для достижения низкого сопротивления. Чем длиннее провод, тем большее сопротивление он имеет из-за более длинного пути, по которому должны пройти электроны, чтобы добраться от одного конца до другого. Чем больше площадь поперечного сечения, тем ниже сопротивление, поскольку электроны имеют большую площадь для прохождения. Это будет продолжать применяться независимо от того, насколько толстая проволока. Поток электронов будет приспосабливаться к любой толщине проволоки.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Знаете, почему аналогия с автомобилем не работает? Даже если мы проигнорируем возможность того, что электроны на самом деле не движутся, вы снова будете думать о них как о машинах, но не движущихся прямолинейно! Они двигаются случайным зигзагообразным путем. Следовательно; чем больше линий, тем меньше вероятность того, что автомобили когда-либо столкнутся даже на зигзагообразном пути.

Итак, вы молчаливо предположили, что электроны движутся по прямолинейным путям (линиям) точно так же, как автомобили, и в этом случае ваше предположение о толщине провода не повлияет. С другой стороны, учитывая, что автомобили движутся непрямолинейно, ваша предполагаемая гипотеза не будет соответствовать вашему выводу.

\$\конечная группа\$

11

\$\начало группы\$

Учитель объяснил почему, используя аналогию с шоссе. Чем больше дорожек вы есть, чем быстрее проезжают машины, где количество полос очевидно, представляют собой толщину проволоки, а автомобили представляют электроны. Достаточно легко.

Учитель должен был сказать:

• Предположим, что автомобили движутся с постоянной скоростью и с постоянным расстоянием между ними по полосе шоссе.
• Количество транспортных средств, проезжающих мимо точки, будет пропорционально количеству полос движения.
• Увеличение количества полос не увеличивает скорость транспортных средств. (Не совсем так, ведь машины водят люди!)

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Отличный вопрос! — Шоссе / автомобиль — отличная аналогия

В этой аналогии вы должны учитывать эти факторы.

В вашем проекте должно быть требование к напряжению — в нашей модели напряжение — это СКОРОСТЬ, необходимая автомобилям для движения.