Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности: Выбор сечения провода — Статьи

Выбор сечения провода — Статьи

Проектирование каких либо электросетей бытового или промышленного назначения необходимо начинать с расчета подходящего сечения для электропровода, от этого параметра зависит очень многое, и в первую очередь — надежность и работоспособность вашей электросети. Насколько хорошо просчитана электросеть и насколько правильно подобранно сечение провода по данным расчетам, зависят потери мощности в проектируемой сети, которые бывают достаточно значительны если неправильно выбрать сечение для провода. Помимо этого, существует вероятность перегрева проводов и их разрушения если сечение подобрано не правильно.

Главными критериями, которые учитываются во время проектирования и подбора сечения, это величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии. Проектирование электросети и выбор проводов всегда начинается с определения свойств электрооборудования, которое будет находиться в этой сети и потреблять электроэнергию.

Если на участке сети будет находиться несколько потребителей электричества, то для выбора сечения провода для данного участка их мощности складываются. После определения мощности потребления электричества для каждого участка проектируемой сети, рассчитывают допустимую токовую нагрузку. Для расчета нагрузки, от длительности которой, напрямую зависит выбор сечения, используется упрощенная формула, в которой находится напряжение сети и мощность потребления для данного участка сети.

После просчета токовой нагрузки и определения ее длительности , необходимо выяснить условия, при которых будет использоваться электросеть, температура и способ прокладки электрической сети (открытый или закрытый).

После того, как допустимый ток и время нагрузки просчитаны, учтены условия эксплуатации и прокладки электросети, можно начать выбор сечения проводов. Выбор кабелей и проводов электросети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где принимается во внимание и способ прокладки кабелей, проводов сети.

Конечно, достаточно сложно подобрать провод или кабель, точно подходящий расчетному току нагрузки, в подобных случаях сечение кабеля или провода всегда берут с запасом.

Для заинтересованных в повышении теоретических знаний по электромонтажным работам мы предоставляем таблицу выбора сечения провода в зависимости от токовых и мощностных характеристик оборудования, с которой начинается проектирование и электромонтаж.Сечение провода определяется из допустимых длительных токовых нагрузок, а токовые нагрузки, в свою очередь, определяются по упрощенной формуле:

I = P ⁄ U × √3,

где I — переменный ток, A; P — мощность потребителя электроэнергии, Вт; U – напряжение, В.

 

Выбор сечения кабеля с медными жилами по мощности подключаемой нагрузки

 

Допустимый ток для кабелей с МЕДНЫМИ жилами в полихлорвиниловой изоляции марок:ВБВ, ВВГ, ПВ-1, ПВ-3, ППВ, ПУГНП, ПБППГ и др. при прокладке по ВОЗДУХУ
Сечение жилы, мм2	Допустимый ток, А, по условиям нагрева для кабелей и проводов
	1-жильные	2-жильные	3-жильные	4-жильные	5-жильные
1,5	23	19	19	17	16
2,5	30	27	25	23	20
4	41	38	35	32	27
6	50	50	42	39	34
10	80	70	55	50	47
16	100	90	75	69	62
25	140	115	95	87	82
35	170	140	120	110	101
50	215	175	145	133	126
70	270	215	180	165	155
95	325	260	220	202	190
120	385	300	260	239	219
150	440	350	305	280	254
185	510	405	350	322	291
240	605	—	—	—	343

 

Допустимый ток для кабелей с МЕДНЫМИ жилами в полихлорвиниловой изоляции марок:ВБВ, ВВГ, ПВ-1, ПВ-3, ППВ, ПУГНП, ПБППГ и др. при прокладке в ЗЕМЛЕ
Сечение жилы, мм2	Допустимый ток, А, по условиям нагрева для кабелей и проводов
	2-жильные	3-жильные	4-жильные	5-жильные
1,5	33	27	24	—
2,5	44	38	34	26
4	55	49	45	34
6	70	60	55	41
10	105	90	82	55
16	135	115	105	72
25	175	150	138	93
35	210	180	165	113
50	265	225	207	137
70	320	275	253	166
95	385	330	303	197
120	445	385	354	224
150	505	435	400	255
185	570	500	460	286
240	—	—	—	330

 

Электрические проводки должны отвечать требованиям безопасности, надежности и экономичности. Поэтому важно правильно рассчитать длину и сечение необходимых для монтажа электрической проводки проводов.

Длину провода рассчитывают по монтажной схеме. Для этого на схеме измеряют расстояния между сосед ними местами расположения щитков, штепсельных розеток, выключателей, ответвительных коробок и т. п. Затем, пользуясь масштабом, в котором вычерчена схема, вычисляют длину отрезков проводов; к длине каждого отрезка прибавляют не менее 100 мм(учиты вается необходимость присоединения проводов). Длину провода можно рассчитать также, измеряя непосредст венно на щитках, панелях, стенах, потолках и т. п. от резки линий, вдоль которых должны быть проложены провода.

Сечение провода рассчитывают по потере напряже ния и допустимой длительной токовой нагрузке. Если рассчитанные сечения окажутся неодинаковыми, то за окончательный результат принимают величину больше го сечения.

Потеря напряжения обусловлена падением напряжения в проводах, соединяющих источник тока с электроприемником. Она не должна превышать 2— 5% номинального напряжения источника электропита ния. Сечение проводов по потере напряжения рассчиты вают при проектировании электрических сетей, от кото рых питаются электроприемники промышленных предприятий, транспорта, крупных жилых и общественных зданий и т. п.

При проектировании небольших электро установок, например электроустановок отдельных по мещений, самодельных приборов и т. п., потерей напря жения в проводах можно пренебречь, так как она очень мала.

Для расчета сечения проводов по допустимой дли тельной токовой нагрузке необходимо знать номиналь ный ток, который должен проходить по проектируемой электрической проводке. Зная номинальный ток, сечение провода находят по таблице.

 

Сечение токо проводящей жилы, мм2	Ток, для проводов и кабелей с медными жилами, А					Ток, для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами, А
	Одно-	Двухжильных		Трехжильных		Одно-	Двухжильных		Трехжильных
	При прокладке
	воздух	воздух	земля	воздух	земля	воздух	воздух	земля	воздух	земля
1,5	23	19	33	19	27	—	—	—	—	—
2,5	30	27	44	25	38	23	21	34	19	29
4	41	38	55	35	49	31	29	42	27	38
6	50	50	70	42	60	38	38	55	32	46
10	80	70	105	55	90	60	55	80	42	70
16	100	90	135	75	115	75	70	105	60	90
25	140	115	175	95	150	105	90	135	75	115
35	170	140	210	120	180	130	105	160	90	140
50	215	175	265	145	225	165	135	205	110	175
70	270	215	320	180	275	210	165	245	140	210
95	325	260	385	220	330	250	200	295	170	255
120	385	300	445	260	385	295	230	340	200	295
150	440	350	505	305	435	340	270	390	235	335
185	510	405	570	350	500	390	310	440	270	385
240	605	—	—	—	—	465	—	—	—	—

 

ЛАДА-СЕРВИС — Статьи — Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности

Полезные статьи

Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности

При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимально потребля. Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум  — только 4 ампера, а медный провода  10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому давайте умножим это значение на 1,5. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще. Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.   Медные жилы проводов и кабелей Сечение токопроводящей жилы, мм. Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт 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 33,0 16 85 18,7 75 49,5 25 115 25,3 90 59,4 35 135 29,7 115 75,9 50 175 38,5 145 95,7 70 215 47,3 180 118,8 95 260 57,2 220 145,2 120 300 66,0 260 171,6   Алюминиевые жилы проводов и кабелей Сечение токопроводящей жилы, мм. Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт 2,5 20 4,4 19 12,5 4 28 6,1 23 15,1 6 36 7,9 30 19,8 10 50 11,0 39 25,7 16 60 13,2 55 36,3 25 85 18,7 70 46,2 35 100 22,0 85 56,1 50 135 29,7 110 72,6 70 165 36,3 140 92,4 95 200 44,0 170 112,2 120 230 50,6 200 132,0   Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами Сечение токопроводящей жилы, мм. Открыто Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе Двух одножильных Трех одножильных Четырех одножильных Одного двухжильного Одного трехжильного 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 — — — — —   Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами Сечение токопроводящей жилы, мм. Открыто Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе Двух одножильных Трех одножильных Четырех одножильных Одного двухжильного Одного трехжильного 2 21 19 18 15 17 14 2,5 24 20 19 19 19 16 3 27 24 22 21 22 18 4 32 28 28 23 25 21 5 36 32 30 27 28 24 6 39 36 32 30 31 26 8 46 43 40 37 38 32 10 60 50 47 39 42 38 16 75 60 60 55 60 55 25 105 85 80 70 75 65 35 130 100 95 85 95 75 50 165 140 130 120 125 105 70 210 175 165 140 150 135 95 255 215 200 175 190 165 120 295 245 220 200 230 190 150 340 275 255 — — — 185 390 — — — — — 240 465 — — — — — 300 535 — — — — — 400 645 — — — — —   Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных Сечение токопроводящей жилы, мм. Ток*, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 1,5 23 19 33 19 27 2,5 30 27 44 25 38 4 41 38 55 35 49 6 50 50 70 42 60 10 80 70 105 55 90 16 100 90 135 75 115 25 140 115 175 95 150 35 170 140 210 120 180 50 215 175 265 145 225 70 270 215 320 180 275 95 325 260 385 220 330 120 385 300 445 260 385 150 440 350 505 305 435 185 510 405 570 350 500 240 605 — — — — * Токи относятся к кабелям и проводам с нулевой жилой и без нее. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных Сечение токопроводящей жилы, мм. Ток, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 2,5 23 21 34 19 29 4 31 29 42 27 38 6 38 38 55 32 46 10 60 55 80 42 70 16 75 70 105 60 90 25 105 90 135 75 115 35 130 105 160 90 140 50 165 135 205 110 175 70 210 165 245 140 210 95 250 200 295 170 255 120 295 230 340 200 295 150 340 270 390 235 335 185 390 310 440 270 385 240 465 — — — — Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92. Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки Сечение медных жил проводов и кабелей, кв.мм Допустимый длительный ток нагрузки для проводов и кабелей, А Номинальный ток автомата защиты, А Предельный ток автомата защиты, А Максимальная мощность однофазной нагрузки приU=220 B Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки 1,5 19 10 16 4,1 группа освещения и сигнализации 2,5 27 16 20 5,9 розеточные группы и электрические полы 4 38 25 32 8,3 водонагреватели и кондиционеры 6 46 32 40 10,1 электрические плиты и духовые шкафы 10 70 50 63 15,4 вводные питающие линии В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту. Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях Наименование линий Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, кв.мм Линии групповых сетей 1,5 Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику 2,5 Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир 4

  Спасибо http://rostech.info за предоставленную информацию.

электромагнетизм — Течет ли электричество по поверхности провода или внутри?

В случае переменного тока плотность тока падает экспоненциально с расстоянием от внешней поверхности провода («скин-эффект»), как объяснил Мартин Беккет. Это можно показать аналитически из квазистатического приближения к уравнениям Максвелла, как это сделано в главе 5 Джексона.

Случай постоянного тока более интересен. Во-первых, нужно указать внешнее электрическое поле ${\bf E}_0$, которое «толкает» ток. Обычно это считается равномерным и параллельным проволоке. Токи в проводе имеют тенденцию притягиваться друг к другу и, следовательно, объединяться (известный как «эффект зажима»). Пинч-эффект постоянного тока обсуждается в http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119./1.1974305, http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.14075 и http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.17271. Оказывается, уравнений Максвелла недостаточно для однозначного определения распределения плотности тока по сечению провода; вам также необходимо указать микроскопическую модель для носителей заряда.

С одной стороны, вы можете рассматривать как положительные, так и отрицательные носители заряда как полностью подвижные и с одинаковым отношением заряда к массе. Это хорошее описание проводимости тока через плазму, а плазменные зажимы могут быть достаточно сильными, чтобы раздавить металл.

С другой стороны, положительные заряды можно рассматривать как полностью стационарные в лабораторной системе координат, с фиксированной плотностью и «невосприимчивые» к электромагнитным полям, при этом ток полностью обусловлен движением подвижных носителей отрицательного заряда. Это более реалистичная модель для металлической проволоки, поскольку межатомные силы и обменные силы Ферми между атомами меди намного, намного сильнее, чем те, которые индуцируются типичными приложенными полями и электронными токами. Получается, что в лабораторной рамке всего 9 проводов.0009 линейная плотность заряда должна быть равна нулю в равновесии (иначе она будет обмениваться электронами с неподвижными источниками и оседать в батарее, пока не нейтрализуется), но в системе покоя движущихся электронов объемная объемная плотность заряда должна быть равна нулю (иначе электроны испытывали бы радиальную электрическую силу, притягивающую их к оси провода или от нее).

Объединив эти требования, вы получите следующую картину: определите $R$ как радиус проволоки, $\rho_0$ как плотность положительных ионов в лабораторной системе координат (в которой они находятся в состоянии покоя), $\beta = v/c$, где $v$ — дрейфовая скорость электрона в лабораторной системе координат, а $\gamma = 1/\sqrt{1-\beta^2}$. 3 \rho_0$. В этой системе существует радиальное электрическое поле вне провода, который не влияет на электроны, но притягивает или отталкивает заряженные частицы вне провода.

Но в медной проволоке с типичными токами электроны чрезвычайно нерелятивистские ($\beta \ll 1$), поэтому суммарный отрицательный объемный заряд и положительный поверхностный заряд чрезвычайно малы.

напряжение — Почему кабели рассчитаны на ток, а не на мощность?

Кабели также рассчитаны на мощность, но несколько косвенно. Они имеют заявленный тепловой предел , а также максимальное рабочее напряжение (прочность изоляции). Тем не менее, обычно удобнее думать об их возможностях обработки тока, поскольку их основная цель состоит именно в этом: перемещать ток.

Вы получаете номинальный ток кабеля из удельного сопротивления провода и его максимально допустимого теплового повышения . Это устанавливает базовое ограничение тока для данной температуры окружающей среды и окружающей среды (подробнее об этом чуть позже, в разделе Derating 9). 0030 .)

Неудивительно, что более крупные провода имеют более низкое единичное сопротивление, меньше нагреваются и, следовательно, могут проводить больший ток до того, как нагреются настолько, что сгорят или расплавятся. Провода с более высокими температурными характеристиками также могут нести больший ток. Так же могут провода с лучшим охлаждением отводить тепло.

Учитывая сложность выяснения всего этого, для силовых кабелей они разработали эти пределы для вас и назвали это сила тока , выдуманное слово электрика, которое представляет собой сумку, как вы уже догадались, ампер + мощность, в котором указано безопасное обращение с кабелями по току в различных средах и температурах окружающей среды. Умножьте это значение токовой нагрузки на максимальное номинальное напряжение, и вы получите максимальную безопасную мощность кабеля для данной среды. Пример таблицы допустимой нагрузки приведен ниже под Снижение номинальных характеристик .

С другой стороны, мощность резисторов определяется напрямую, опять же исходя из их допустимого максимального теплового повышения. Будучи резисторами, они, конечно, имеют заявленное сопротивление; их допустимый ток изменяется обратно пропорционально квадратному корню сопротивления.

Напомним, что \$ I_{max} = \sqrt{\frac{W_{max}}{R}} = \frac{\sqrt{W_{max}}}{\sqrt{R}} \$

Примеры:

• Резистор номиналом 1 Ом, 1 Вт можно безопасно переносить 1 А
• 100 Ом, резистор 1 Вт может нести только 0,1 А

Возможно, вы этого не заметили, но резисторы также рассчитаны на напряжение. Физически маленькие резисторы (например, SMD 0402) имеют удивительно низкое номинальное напряжение. Это играет важную роль при разработке автономной или высоковольтной электроники.

Снижение номинальных характеристик

Наконец, есть еще одна концепция, которая применяется как к резисторам, так и к проводам, называемая снижение номинальных характеристик . Проще говоря, снижение номинальных характеристик означает, что при более высокой температуре окружающей среды и/или менее благоприятном охлаждении допустимое рассеивание мощности (то есть повышение температуры) должно быть уменьшено, чтобы сохранить элемент схемы в безопасных тепловых пределах.