Artellie.ru

Дизайн интерьеров
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

От того как правильно будет выбрано сечения кабеля для проведения электромонтажных работ зависит пожаробезопасность и гарантия долгой и надёжной работы кабельной продукции. Чтобы правильно выбрать сечение кабеля необходимо немного углубится в теорию. Сечение кабеля можно рассчитать разными способами.
Расчет сечения по мощности потребителей
Расчет сечения кабеля зависит от общей мощности потребителей. Формула для вычисления мощности:
P = (P1+P2+..PN)*K*J
P — общая мощность всех потребителей, подключенных к кабелю в Ваттах.
P1, P2, .. PN — мощность каждого потребителя.
K- безразмерный коэффициент одновременности, указывает на то сколько потребителей одновременно могут работать по данному кабелю. Маловероятно, чтобы все потребители одновременно расходовали электроэнергию. Из практики коэффициент можно принять равным 0,8. При использовании всех потребители одновременно, коэффициент будет равным 1.
J – безразмерный коэффициент запаса. Коэффициент учитывает запас по мощности для подключения будущих потребителей. Обычно коэффициент принимается равным от 1,5 до 2,0.

Мощность потребителей указывается на бирке или в паспорте к оборудованию и состоит из активной и реактивной мощности. Оборудование с активной мощностью всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД, превращает в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид. К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, утюги, электроплиты и т.д.
Формула для расчета активной мощности:
P = U * I
P – мощность в Вт.
U – напряжение в В.
I – сила тока в А.
Реактивная нагрузка делится на индуктивную или емкостную. Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели), то ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (различные электронные устройства), то ток по фазе опережает напряжение. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности от полной мощности, которая могла бы быть передана в нагрузку. Реактивная мощность зависит от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения выражают через cosφ. Для расчета полной мощности оборудования применяют формулу:
P = Pр / cosφ
– реактивная мощность в Вт.
Например в паспорте оборудования указывается реактивная мощность 2000Вт и cosφ = 0,7. Следовательно полная мощность потребление данного оборудования будет равна:
P = 2000 / 0,7 = 2857 Вт.
Если cosφ не указан для данного прибора, то его можно принять равным 0,7, как для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения. После определения общей мощности потребителей определяем сечение кабеля по таблице приведенной ниже.

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Сечение кабеля всегда нужно выбирать в большую сторону значения мощности.

Расчет сечения кабеля геометрическим способом

Площадь поперечного сечения кабеля – сечение жилы измеряется в мм2. Бывают случаи, когда необходимо узнать сечение кабеля по диаметру проволоки проводника. Есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:
S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот D = √(4*S / π)
S – площадь провода в мм2
R – радиус провода в мм
D – диаметр провода в мм
π — число пи, равное 3,14
Для монолитного проводника прямоугольного сечения формула:
S = h * m
S – площадь проводника в мм2
h, m – ширина и высота соответственно в мм
Для многожильного провода, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, есть формула:
S = N*D2/1,27
S – площадь провода в мм2
D – диаметр одной проволочки в мм
N – число проволочек в жиле
Проводимость многожильного провода немного лучше, чем у монолитного. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения. Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. С другой стороны монолитные провода дешевле и их применяют их в основном для стационарного монтажа.

Расчет сечения по току

Расчеты сечения кабеля можно так же произвести по току потребления. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на кабель, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д. Расчет производится поэтапно:
1. Расчет мощности всех потребителей;
2.Расчет токов, проходящих по проводнику;
3. Выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.
При этом варианте расчёт мощности потребителей производится без учета поправочных коэффициентов. Коэффициенты будут учтены при суммировании силы тока.
Формула для расчета силы тока:
I = P/Uл
I — cила тока в амперах
P — мощность в ваттах
— линейное напряжение в вольтах.
Значение линейного напряжения зависит от источника электроснабжения и бывает одно- и трехфазным. Формула для расчета:
Uл = U * cosφ в случае однофазного напряжения
Uл = U * √3 *cosφ в случае трехфазного напряжения
Обычно для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, следовательно:
Uл = 220В для однофазного напряжения
Uл = 380В для трехфазного напряжения
Высчитываем ток каждого потребителя и далее суммируем все потребляемые токи по формуле:
I = (I1+I2+…IN)*K*J
I – суммарная сила тока в амперах
I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах
K – коэффициент одновременности.
J – коэффициент запаса.
Коэффициенты K и J аналогичны, тем которые были применены при расчете полной мощности.

Читайте так же:
Провода рядом с антенным кабелем

Выбор подходящего сечения кабеля по таблицам
Существуют правила эксплуатации электроустановок (ПЭУ) в них приведены ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля. Перейдем к их рассмотрению.
Следующие две таблицы показывают зависимость сечения проводников от токов и способа укладки.

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Из таблиц видно, что от способа укладки зависит предельная сила тока, которую пропускает проводник определенного сечения. Это связано с тем, что идет нагрев провода или кабеля и увеличивается его сопротивление. Соответственно чем больше провода или кабеля уложено в один лоток или трубу, тем меньше он охлаждается, повышается температура, растет его внутреннее сопротивление и это ведет к уменьшению пропускаемого тока. Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

Следующие две таблицы показывают зависимость сечения проводника от допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Как видим из таблиц , что токовая нагрузка различаются в зависимости от прокладки открытым способом и при углублении в землю. Их принимают равными, если прокладка кабеля в земле проводится с применением лотков.
При прокладке кабелей в грунте необходимо учитывать помимо теплоотводных свойств так же удельное сопротивление по следующей таблице.

Характеристика землиУдельное сопротивление см-К/ВтПоправочный коэффициент
Песок влажностью более 9% песчано-глинистая почва влажностью более 1%801,05
Нормальная почва и песок влажностью 7- 9% песчано-глинистая почва влажностью 12-14%1201,00
Песок влажностью более 4 и менее 7% песчано-глинистая почва влажностью 8-12%2000,87
Песок влажностью до 4% каменистая почва3000,75

Есть так же таблица для определения сечения для временных линий снабжения электроэнергией
(переноски, если для частного пользования).

Расчёт сечения кабеля по мощности, току и температуре

Эта таблица для расчета сечения только медных гибких (проводов, шнуров и кабелей).

Рассмотрим пример расчета сечения проводника по току.
Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения: трехфазного фрезерного станка мощностью 5000Вт; трехфазного сварочного аппарата мощностью 4000Вт; компьютерной и бытовой техники общей мощностью 20000Вт; Подключение — пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.
Расчет ведется по шагово:
1. Расчет линейного напряжения для трехфазного подключения:
Uл = 220 * √3 = 380В
2. Расчет мощности отдельно для бытовой техники и оборудования с учетом реактивной мощности, составит:
Pбыт= 20000 / 0,7 = 28500Вт
Pобор = 9000 / 0,7 = 12800Вт
3. Расчет тока компьютерной и бытовой техники и оборудования:
Iбыт = 28500 / 220 = 130А
Iобор = 12800 / 380 = 34А
4. Ток для бытовой техники был рассчитан на одну фазу, а у нас задействовано три фазы распределяем ток равномерно на все фазы:
Iбыт = 130 / 3 = 43А
5. Расчет тока на одну фазу сумма тока оборудования и тока бытовой техники:
Iф = 34 + 43 = 77А
6. Расчет тока на одну фазу с поправочными коэффициентами.
Iф = 77* 1,8 * 0,8 = 110А
7. Хотя мы используем кабель из пяти жил, расчет ведем только для трех фазных жил. По таблице в столбце для трехжильного медного кабеля в земле находим соответствие сечения жилы 25мм2 для тока 130 А.

Расчет сечения кабеля по мощности потребителей

Электрические кабели – основной элемент энергетической системы. Важно подобрать их правильно, иначе неприятности и аварийные ситуации неизбежны. Делая ремонт в квартире или частном доме, уделите особое внимание составлению схемы электрической проводки. Подбирайте оптимальное сечение кабеля, учитывая мощность нагрузки, которая, возможно, вырастет в процессе дальнейшей эксплуатации недвижимости.

Купить качественные кабель ВВГ нг и провода ШВВП, ПВС по доступным ценам вы можете в нашем интернет-магазине. Предлагаем сертифицированную продукцию от надежных производителей.

Почему важно рассчитать корректное сечение кабеля?

Сечение кабеля является одним из самых важных факторов при выборе изделия. От этого показателя зависит корректная работа электрической проводки и безопасность. Если провод слишком тонкий, он будет перегреваться и со временем оплавит изоляцию. Это может привести к короткому замыканию или возгоранию. Согласно статистике, именно проблемы в электросети являются самыми частыми причинами пожаров в жилых помещениях.

В то же время слишком толстый провод невыгоден пользователю. Во-первых, такое изделие дороже. А во-вторых, оно влечет за собой неэффективные растраты энергии и средств при эксплуатации. Например, длина проводки в однокомнатной квартире площадью 40 м² составляет в среднем 150-200 метров. Разница в цене кабелей с сечением 1.5 мм² и 2.5 м² составляет примерно 10 гривен за метр. Таким образом, выбрав слишком толстый провод, можно переплатить около 1500-2000 гривен.

Расчет по мощности и току

Перед тем как купить провод, необходимо рассчитать сечение. В этом случае вы можете использовать один из множества онлайн калькуляторов, который несложно найти в интернете, или следующие таблички:

Читайте так же:
Токи в катушке с кабелем кг

таблица сечений медного провода

Примерно в 90% случаев в быту применяется медный провод, он имеет ряд важных преимуществ перед алюминиевым, например:

  • удобство и простота монтажа;
  • медленный процесс окисления;
  • устойчивость к 40-50 изгибам (алюминиевый выдерживает 10-12 изгибов);
  • продолжительный срок службы.

таблица сечений алюминиевого кабеля

Технические характеристики медного провода лучше, чем алюминиевого. При одинаковой мощности и пропускных способностях медный кабель тоньше алюминиевого. Например, что при прокладке снаружи такое изделие будет менее заметным. Единственным недостатком меди называют стоимость, она, как правило, в 3-4 раза дороже алюминия. В нашем магазине вы можете купить медный кабель любого сечения по невысокой цене. Представлена КП продукция ВВГ нг, ШВВП, ПВС нескольких заводов, таких как Одескабель, ЗЗЦМ (33КМ), ДКЗ, Интерэлектро и других

Упрощенный расчет

Многие специалисты, составляя систему проводки, применяют простую формулу: In (в амперах) делят на 10, а полученный показатель округляют в большую сторону – это и будет оптимальное сечение. Например, если сила тока равна 22 А, расчет будет выглядеть так: 22А/10=2,2 (мм²). Округлив показатель в большую сторону, получим 2.5 мм².

Обратите внимание, данное правило применимо только для сетей до 40 А. Если линия мощнее, рекомендуется оставлять больший запас, в этом случае амперы следует делить не на 10, а на 8.

Также стоит помнить, что алюминий не такой хороший проводник тока, как медь. При проводимости от 0 до 40А требуется алюминиевый кабель на 20% толще, а при проводимости от 4 до 80 А – на 30%. Таким образом, что для расчета алюминиевого кабеля по мощности А следует делить на 6.

Рекомендации специалистов: как выбрать и купить оптимальный провод

Выбирая провод, помните о нескольких правилах:

  1. Толщина изделия должна быть достаточной для предполагаемой мощности сети и прохождения электрическая. Однако изделие не должно нагреваться до температуры выше 60 градусов. Перегревание жил приводит к возгоранию и аварийным ситуациям.
  2. Диаметр жил провода должен быть оптимальным для конкретной сети, чтобы напряжение не падало ниже допустимого уровня. Особенно важно учесть это при прокладке линий с постоянным током, где с длиной его величина снижается.
  3. Толщина провода должна обеспечивать его прочность и хорошую устойчивость к возможным механическим повреждениям.

Чтобы не ошибиться при выборе кабеля, внимательно рассчитайте его сечение, учитывая нюансы конкретной сети и основные параметры помещения. Если нужна помощь в выборе провода, оставьте заявку и обратитесь к нашим консультантам. У нас вы можете купить высококачественный кабель любого номинала, маркировки и сечения недорого. На выбор представлена продукция нескольких кабельных заводов, для каждого найдется приемлемая цена..

Токовая нагрузка по сечению кабеля

При протекании электрического тока через проводник длительный период времени происходит нагрев проводника. Это связано с его электрическим сопротивлением движению заряженных частиц. Величина тока, при которой температура проводника максимальна и остаётся стабильной, зависит от сечения токоведущей жилы. Эта токовая нагрузка по сечению кабеля. Она зависит также от температуры внешней среды, методов прокладки и режима эксплуатации проводов и кабелей.

Перегрев проводника при прохождении тока

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. Чтобы подобного избежать, необходимо производить подбор проводников на выдерживание длительных токовых нагрузок. При этом рассматривают два основных фактора:

  • 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.

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

Чтобы рассчитать допустимый нагрев, необходимо ориентироваться на длительную допустимую температуру. Её значение зависит от допустимой силы тока Iд. Полученный в результате вычислений расчётный ток Iр не должен соответствовать Iд и ни в коем случае не превышать его. Выбирая сечение, пользуются следующей формулой для расчётного тока:

где:

  • 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.

Читайте так же:
Bd9412f уменьшить ток подсветки

Формула для проверки падения напряжения на линии выглядит так:

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

где:

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

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Плотность тока

Это физическая величина, имеющая векторный характер. Обозначается буквой J и имеет формулу для расчета в виде:

где:

  • 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

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К выбору сечения нужно подходить со всей ответственностью. Чтобы знать, кабель 3х4 сколько выдерживает киловатт, надо уметь расшифровать цифры. Такая маркировка обозначает то, что в кабель имеет три жилы, с сечением по 4 мм2. Далее уже можно смотреть по таблице напряжения и мощности для выбора сечения.

Правильно подобранное сечение кабеля позволит смонтированным сетям не перегреваться, выдерживать даже кратковременные нагрузки, в 2-3 раза превышающие номинальную величину. Это создаёт определённый запас по току в случае увеличения количества и мощности включённых в сеть потребителей. Нагруженный по максимуму провод не будет нагреваться и создавать опасность самовозгорания, повлекшую за собой пожар на объекте.

В квартире при скрытой проводке обнаружить точное место повреждения сложно, требуется замена всего участка с выполнением штробы и последующего ремонта помещения.

Выбор по мощности

Нельзя просто так ответить на вопрос: «2 5 квадрата – сколько киловатт можно прицепить?». На сечение влияет диаметр жил кабеля, квт – это мощность потребителя.

Для каждого помещения нужно подсчитать общее количество приборов, которые будут присоединяться к точке подключения. Таким образом, определяются с суммарной нагрузкой.

К примеру, на кухне будут установлены электроприборы, имеющие мощность:

  • электроплита – 5 кВт;
  • холодильник – 0,8 кВт;
  • посудомоечная машина – 2 кВт;
  • микроволновая печь – 1,5 кВт;
  • вытяжка – 0,5 кВт;
  • электрочайник – 2 кВт.

Это подразумевает монтаж, как минимум, двух розеток и подвод общего провода, рассчитанного на суммарную мощность 11,8 кВт, плюс 30% запаса для непредвиденных включений. Это могут быть пылесос, светильник и т.д.

Зная суммарную мощность Pсумм = 11,8 кВт (11800 Вт) и напряжение в сети U = 220 В, пользуясь формулой мощности, находят предполагаемый потребляемый ток в амперах (А).

I = P/U = 11800/220 = 53,6 А.

При одновременном включении приборы будут потреблять такой ток. Выбирая сечение подводящего проводника, к этому значению нужно добавить 30%. На практике не используют ГОСТ, а применяют «метод 5 А», просто прибавляя 5 А, не вычисляя проценты. Одновременное включение бытовых приборов редкий случай, поэтому запас по току в 5 А – вполне достаточная прибавка.

После расчета тока необходимо определиться с материалом токоведущих жил.

Информация. Алюминий дешевле меди, но для работы с одним и тем же током площадь поперечного сечения алюминиевых жил должна быть больше. Плотность тока у алюминия – 8 А/мм2, у меди – 10 А/мм2.

Далее нужное сечение выбирают по таблице, определив значение тока и материал, из которого выполнены токопроводящие жилы.

Выбор кабеля в таблице мощностей

Как рассчитать по току

Таблица токов, в которой можно найти тип бытового прибора, его приблизительные значения мощности, также указывает и интервал возможного потребляемого тока.

Потребляемые мощность и ток электроприборами

Название электроприбораМощность, кВтВеличина тока, А
Стиральная машина2 – 2,59,0 – 11,4
Электроплита4,5 – 8,520,5 – 38,6
Микроволновая печь0,9 – 1,34,1 – 5,9
Холодильник, морозильник0,2 – 0,80,9 – 3,6
Электрочайник1,8 – 2,08,4 – 9,0
Утюг0,9 – 1,74,1 – 7,7
Пылесос0,7 – 1,43,1 – 6,4
Телевизор0,12 – 0,180,6 – 0,8
Осветительные приборы0,02 – 0,1500,1 – 0,6

Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В

Если под рукой нет таблицы, но известен потребляемый ток, то вычислить сечение можно в два этапа, используя формулы:

  1. Находят сопротивление материала при данном значении тока. Это можно сделать из формулы Закона Ома I = U/R. Выразив отсюда R, получают R = U/I.
  2. Вычисляют площадь сечения, используя значение удельного сопротивления для конкретного материала. Применяют формулу:

где:

  • ρ – удельное сопротивление;
  • L – длина проводника;
  • S – площадь сечения.

Преобразовав формулу, получают:

Удельное сопротивление для меди ρ = 1,68*10-8 Ом*м, для алюминия – 2,82*10-8 Ом*м.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Можно подобрать сечение при определении нагрузки на кабель, зная только потребляемую мощность и длину. Расчёт производится в следующем порядке:

  • вычисляют силу тока I = P/U, (A);
  • находят сопротивление R = U/I, (Ом).

Далее, зная длину кабеля и удельное сопротивление материала, определяют площадь сечения S = (ρ*L)/R, (мм2).

Длительно допустимые токи

Какой ток считается длительно допустимым? Ясно, что для разных кабелей или проводников он будет различным. Для кабельной продукции существует рабочая длительная температура Тдд, указанная в документации. При такой температуре токопроводящие жилы могут находиться постоянно без вреда для своих характеристик.

Формула, связывающая длительно допустимый ток Iдд с Тдд, имеет вид:

где:

  • Ктп – коэффициент теплопередачи;
  • R – сопротивление;
  • S – сечение жилы.

Для практического применения подходят таблицы из Правил Устройств Электроустановок (ПУЭ).

В таблице нагрузки представлена линейка допустимых токов.

Длительно допустимые токи

Открытая и закрытая прокладка проводов

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

Общепринятые сечения для проводки в квартире

В квартирах допустимо применение кабелей только с медной жилой. Сечение жил измеряется в «квадратах». Один «квадрат» медной жилы проводит до 10 А. Для проводки в доме допустимо брать 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для лампочек.

Сечение и диаметр, отличие

Выбор сечения провода по количеству потребителей

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.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

Для определения токовых нагрузок в сетях с постоянным током берут во внимание одножильные провода. На какие нагрузки рассчитан провод, питающий лампочку 0,05 квт в фаре автомобиля? Питание бортовой сети осуществляет аккумуляторная батарея. Напряжение постоянного тока – 12 В. Ток, протекающий через провод от аккумулятора к фаре, будет равен:

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

Отсюда определяют сопротивление:

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.

Это значит, что медный проводник должен иметь сечение:

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.

Видео

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: как правильно рассчитать проводку

Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

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

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

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.

Таблица мощности

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с реактивной мощностью.

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

К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.

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

P = U * I,

  • P – мощность в Вт;
  • U – напряжение в В;
  • I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

График нулевого смещения фаз

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

График смещения фаз тока и напряжения

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.

Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

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

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

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

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм 2 .

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.

В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R 2 = π*D 2 /4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

  • S – площадь жилы в мм 2 ;
  • R – радиус жилы в мм;
  • D – диаметр жилы в мм;
  • h, m – ширина и высота соответственно в мм;
  • π — число пи, равное 3,14.

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D 2 /1,27,

Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.

Таблица потребителей

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

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

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм 2 . Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм 2 .

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector