Наиболее уязвимым элементом электроснабжения в квартирах и домах является электропроводка. Во многих домах по-прежнему используется старая проводка, не рассчитанная на современные приборы. Нередко подрядчики скупятся на материалы и устанавливают проводку, не соответствующую дизайну. Во всех этих случаях сначала необходимо рассчитать сечение кабеля. В противном случае вы можете столкнуться с серьезными, даже трагическими последствиями.
Для чего необходим расчет кабеля
Когда дело доходит до выбора площади поперечного сечения трубопровода, это не вопрос «на глаз». Ток проходит через провода, нагревая их. Чем выше сила тока, тем сильнее нагрев. Эта корреляция просто демонстрируется двумя уравнениями. Первый определяет интенсивность активного тока.
где I — ток, U — напряжение и R — сопротивление.
Уравнения показывают, что Чем выше сопротивление, тем больше тепла выделяется. Это означает, что проводник нагревается более интенсивно. Сопротивление определяется следующим уравнением
где ρ — удельное сопротивление, L — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.
Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем больше его сопротивление и, следовательно, эффективная мощность, что свидетельствует о более высоком нагреве. Исходя из этого, расчет площади поперечного сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности электропроводки и правильного распределения финансовых ресурсов.
Что будет, если неправильно рассчитать сечение
Неспособность рассчитать сечение трубопровода может привести к одной из двух ситуаций
- Перегрев проводки. Это может произойти, если диаметр трубы недостаточен. Создает условия, благоприятные для самовозгорания и короткого замыкания.
- Необоснованные затраты на электропроводку. Это происходит, когда выбираются трубы чрезмерного диаметра. Конечно, никакой опасности здесь нет, но кабели с большой площадью поперечного сечения дороже и менее удобны в использовании.
Что еще влияет на нагрев проводов
Уравнение (2) показывает, что сопротивление проводника зависит не только от площади его поперечного сечения. Поэтому на его нагрев влияют
- Материал. Пример — алюминий имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь, поэтому при одинаковой площади поперечного сечения провода медь будет выделять меньше тепла.
- Длина. Если проводник слишком длинный, падение напряжения будет больше и произойдет дополнительный нагрев. Если потери превышают уровень 5%, площадь поперечного сечения должна быть увеличена.
Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16
Трехжильный кабель ВВГнг 3х1,5 изготовлен из меди и предназначен для передачи и распределения электроэнергии в домах и обычных квартирах. Его токопроводящая жила изолирована ПВХ (B), который также является оболочкой. ВВГнг 3х1,5 также является негорючим нг(А), что делает его безопасным в использовании.
Кабели АВБбШв 4х16 являются 4-полюсными и содержат алюминиевую токопроводящую жилу. Он предназначен для наземной установки. Защита оцинкованной стальной лентой обеспечивает срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельную продукцию оптом и в розницу по доступным ценам. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, и можно выполнить любые заказы.
Порядок расчета сечения по мощности
Как правило, расчет сечения кабеля на основе мощности выполняется в два этапа. Требуется следующая информация
- Суммарная мощность всех устройств.
- Тип напряжения питания: 220 В — однофазное, 380 В — трехфазное.
- ПУЭ 7. Правила установки электроприборов. Версия 7.
- Материал проводки: медь или алюминий.
- Тип установки: открытый или закрытый.
Шаг 1. Потребление энергии прибором можно найти в инструкции по эксплуатации или получить среднее значение. Формула для расчета полной мощности
Где P1, P2 и т. д. — мощность подключаемого устройства, K?— Коэффициент спроса с учетом вероятности того, что все устройства будут включены в одно и то же время Kz — Фактор безопасности, если в доме появляется новое устройство. K? определяется следующим образом.
- Для 2 одновременно включенных устройств — 1, для
- Для 3-4 — 0,8,.
- Для 5-6 — 0,75, для
- для больших чисел — 0,7.
Kz Для расчетов нагрузки на кабель целесообразно принимать 1,15-1,2. В качестве примера можно использовать общую мощность 5 кВт.
Шаг 2. Второй шаг — определение площади поперечного сечения проводника на основе общей мощности. Для этого используйте таблицу расчета сечения кабеля PUE. Здесь представлена информация как для медных, так и для алюминиевых проводников. Для закрытой однофазной системы мощностью 5 кВт подходит медный кабель с сечением 4 мм².
Правила расчета по длине
Расчет площади поперечного сечения кабеля предполагает, что владелец предварительно определил количество метров проводника, необходимого для электроустановки. Этот метод обычно используется в домашних условиях. Для расчета требуется следующая информация.
- L — длина трубопровода, в метрах. Например, значение равно 40 м.
- ρ — удельное сопротивление материала (меди или алюминия): 0,0175 для меди, 0,0281 для алюминия.
- I — номинальный ток, А.
Шаг 1 . Определите номинальный ток по следующей формуле
Где P — мощность в ваттах (используйте общее значение для всех устройств в доме, например, 8 кВт), U — 220 В, а K —? — коэффициент совместного запуска (0,75), а cos φ для прибора равен 1. В данном примере значение равно 36 A.
Шаг 2. Определите площадь поперечного сечения воздуховода. Для этого используйте уравнение (2).
Потери напряжения на проводниках не должны превышать 5%.
Потери напряжения dU = I — R Поэтому R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ω. Площадь поперечного сечения проводников должна быть как минимум такой же:
Для 3-проводниковых кабелей площадь поперечного сечения жил должна составлять 0,75 мм2. Поэтому диаметр проводника должен быть не менее ( √ S/ π) — 2 = 0,98 мм. ВВГнг 3х1,5 удовлетворяет этому требованию.
Как рассчитать сечение по току
Токопроводящая способность кабеля также рассчитывается в соответствии с электротехническими стандартами, в частности, таблицами 1.3.6 и 1.3.7. После того, как известна общая мощность электрооборудования, номинальный ток можно рассчитать по следующей формуле
Для трехфазных сетей используется другая формула
где U уже равно 380 В.
Если к трехфазному кабелю подключены как однофазные, так и трехфазные потребители, расчет производится на основе максимального проводника нагрузки. Например, если общая мощность устройства составляет 5 кВт и однофазная замкнутая цепь, то получаются следующие результаты
ВВГнг 3х1,5 — трехпроводящий медный кабель. Согласно таблице 1.3.6, для номинального тока 18 A ближайшее значение составляет 19 A (при установке над воздухом). Для номинального тока 19 A сечение проводника должно быть не менее 1,5 мм2. Для кабеля ВВГнг 3х1,5 площадь поперечного сечения проводника составляет S = π — r 2 = 3,14 — (1,5 / 2) 2 = 1,8 мм2 , что полностью соответствует вышеуказанному требованию.
При рассмотрении кабелей АБбШв 4х16 следует брать данные из таблицы 1.3.7 ПУЭ, где приведены значения для алюминиевых жил. В соответствии с этим, для 4-проводникового кабеля значение тока определяется коэффициентом 0,92. В данном примере наиболее близким значением к 18 A в таблице 1.3.7 является 19 A.
При коэффициенте 0,92 это составит 17,48 А, т. е. меньше 18 А. Поэтому необходимо получить следующее значение 27 A. В этом случае сечение жил кабеля должно составлять 4 мм2 . . Площадь поперечного сечения одной жилы кабеля АБбШв 4х16 составляет
Согласно таблице 1.3.7. наиболее целесообразно использовать этот кабель с номинальным током 60 A (при воздушной прокладке) и максимум 90 A (при наземной прокладке).
