Как рассчитать мощность кабеля и сечение провода под проводку
Каждый кабель или провод рассчитан на определенную токовую нагрузку, которую он в состоянии выдерживать неограниченно длительный срок, сохраняя электротехнические свойства металла и изоляции. Чем больше заряженных частиц проходит через сечение кабеля, чем выше его сопротивление и больше нагрузка, тем сильнее он будет разогреваться. Зная, как рассчитать мощность кабеля, можно самостоятельно спроектировать или модернизировать электрическую сеть квартиры, коттеджа, дачи, гаража и мастерской так, чтобы при минимальных финансовых вложениях обеспечить эффективность, безопасность и комфортность ее использования.
Провода и кабели
Прежде чем ответить на вопрос, как выбрать сечение провода, надо определиться, что такое провод, чем он отличается от кабеля, в каких случаях необходим провод, а в каких – кабель, какой именно провод нужен? Провод – это одна или несколько изолированных жил-проводников или группа жил, сплетенных между собой и объединенных тонким слоем изоляции.
Свойства материала, из которого сделаны токопроводящие жилы провода или кабеля, определяют, сколько энергии сможет передавать проводник:
- В современных квартирах и домах для прокладки электропроводки обычно используют медные провода, удельное сопротивление которых почти в 2 раза ниже алюминиевых. Они пластичны, прочны, легко паяются, свариваются и меньше перегреваются.
- Алюминиевые провода дешевые и легкие, но плохо держат затяжку, быстро окисляются и обладают меньшей, чем у медных электропроводностью.
- Провода с алюминиевыми, покрытыми медью жилами, дешевы, легки, имеют средние по сравнению с медью и алюминием сопротивление и электропроводность.
Чем ниже пропускная мощность кабеля (или провода), тем больше должно быть его сечение.
Что такое сечение провода?
Сечение провода или кабеля – это площадь среза проводника (без учета толщины слоя изоляции), по которому проходит ток. Каждая единица площади может пропустить определенное количество заряженных частиц. Чем толще провод и, соответственно, больше его сечение, тем легче заряженным частицам перемещаться по нему, тем меньше сопротивление, которое они встречают, тем меньше греется провод или кабель, частью которого он является. В зависимости от формы среза жилы значение площади можно вычислить по формулам площади круга, прямоугольника или треугольника, предварительно измерив его диаметр, например, штангенциркулем.
Если вы хотите определить оптимальное сечение провода, токопроводящая жила которого состоит из множества сплетенных между собой проволочек, вычислите сечение одной из таких проволочек и умножьте полученное значение на их количество в жиле. Площади срезов фазных проводов в трехфазном кабеле не суммируются.
Для чего нужен расчет сечения кабеля?
Расчет сечения провода или кабеля позволяет определить максимальную мощность нагрузки электрической сети, организовать бесперебойное безопасное электроснабжение квартиры или дома с учетом потребностей жильцов, обеспечить комфортное применение бытовых приборов. Зная, какую нагрузку даст запитанное от электросети оборудование, несложно вычислить оптимальное сечение проводки, воспользовавшись несколькими из предложенных ниже формул.
Что будет, если неправильно рассчитать сечение?
Перегрев проводки не только приведет к изменению вольтамперных характеристик сети, что скажется на работе электрооборудования, но и может оплавить ее изоляцию, спровоцировав КЗ, в результате которого, если пакетник сработает с задержкой, выйдут из строя включенные в сеть приборы, например, заряжающийся от сети ноутбук.
Можно, конечно, выбрать в магазине провода с внушительным диаметром, поставить соответствующие оборудованию по мощности пакетники, застраховав себя от необходимости менять проводку из-за того, например, что вы чаще начали пользоваться дрелью или купили микроволновку помощнее. Перегреваться от включения в сеть дополнительных потребителей провода однозначно не будут, с коротким замыканием пакетник справится – сработает электромагнитный расцепитель. Но обойдется такая проводка существенно дороже.
Что влияет на нагрев проводов? Плотность тока
Проводка может перегреваться из-за низкого качества проводов и их соединений, из-за высокой нагрузки на линию в результате короткого замыкания. Усугубляют ситуацию такие факторы, как высокая температура окружающего воздуха, прокладка нескольких проводов в один кабель-канал, расположенные слишком близко греющиеся предметы, нарушение теплообмена электросети с окружающим пространством.
Чтобы не допустить ошибок в монтаже и не спровоцировать перегрев проводки, нужно учитывать плотность тока. Плотность тока – это количество зарядов, протекающих в единицу времени через единицу площади.
При открытом расположении проводки оптимальная плотность тока для алюминия составляет 3,5 А/мм2, при закрытом – 3 А/мм 2. Для меди эти цифры будут, соответственно, 5 А/мм2 и 4 А/мм2. Если вы планируете обустроить проводку в помещении с повышенной температурой, сечение кабеля нужно пересчитать, применив к нему коэффициент 0,9 на каждые 10 °C превышения температуры сверх 20 °C. Это значит, что в случае обустройства проводки в помещении с температурой воздуха, например, 40 °C, коэффициент, который вы должны будете применить, составит 0,9 × 0,9 = 0,92 = 0,81.
Определяем группы потребителей
Рассчитывая сечение кабеля, вы должны учесть, что значение этого параметра определяется по тому из проводов, на который будет приходиться максимальная нагрузка, например, по кухонному, где одновременно в сеть могут быть включены стиральная машина, электрочайник и хлебопечка.
Распределение всех, имеющихся в коттедже или квартире потребителей, на группы позволяет максимально экономно и комфортно обустроить электропроводку, разделив ее на несколько отдельных ветвей. Для каждой из таких ветвей в зависимости от мощности комплекта потребителей в цепь встраивается отдельный автомат, что позволяет прокладывать кабель, оптимально соответствующий нагрузке именно этой группы бытовых электроприборов.
Коэффициент спроса Кс дает возможность учесть вероятность включения на продолжительное время сразу всех потребителей выделенной ветви. Сравните значения мощности и приведенной мощности в таблице ниже.
Открытая и закрытая прокладка проводов
При открытой прокладке провода устанавливаются над поверхностью строительных конструкций. При закрытой – прокладываются внутри элементов конструкции строения в специально подготовленных каналах, в пустотах и нишах строительных конструкций, в бороздах под штукатурку, в коробах и трубах.
Закрытая проводка чаще всего прокладывается в гофре, кабель-каналах или в пустотах строительных конструкций, где провод или кабель также контактируют с воздухом, но уже в закрытом пространстве, где он не циркулирует, а значит, практически не отводит тепло. В соответствии с п.7.1.37 ПУЭ, а также п. 15.5 СП 256.1325800.2016 в зданиях, стены и перекрытия которых выполнены из негорючих или слабогорючих материалов наподобие кирпича или бетона, допускается прокладка проводов и кабелей без дополнительной защиты под штукатуркой или в подстилающем слое пола. В этом случае провода и кабели соприкасаются уже не с воздухом, а с материалом стен и штукатурки, с помощью которой заделали штробу.
Теплопроводность воздуха – 0,0244 Вт/(м∗К). Теплопроводность, например, керамического кирпича начинается от 0,4 Вт/(м∗К), теплопроводность, гипса, составляющего основу штукатурки, – 0,3 Вт/(м∗К). Это значит, что при закрытой прокладке кабеля под штукатуркой в случае перегрузки тепло от него будет отводиться почти в 12 раз быстрее, чем при открытой прокладке. Но если штробу заполнить макрофлексом, теплопроводность которого – 0,03 Вт/(м∗К), то есть чуть больше, чем у воздуха, или проложить провода в кабель-канале, проводка будет перегреваться сильнее, чем при открытой прокладке из-за отсутствия циркуляции.
На фото ниже вы видите открытую проводку, выполненную в стиле ретро.
Выбираем по мощности и длине
Рассчитать сечение провода или кабеля по мощности и длине можно, предварительно определив суммарную мощность всех потребителей в соответствии с данными, указанными в паспорте каждого бытового прибора.
Полученное значение нужно умножить на коэффициент спроса, который, если вы не планируете включать одновременно все приборы в доме, можно принять равным 0,8 или определить по приведенной нами выше таблице. Коэффициент запаса позволяет «оставить место» для тех бытовых приборов, которые вы когда-либо купите, и обычно принимается равным 1,5 или 2.
Справка! Следует учесть, что существуют устройства, например, электромоторы, перфораторы, с реактивным видом нагрузки, возвращающие в сеть часть накопленной от источника энергии, тем самым создавая паразитную энергию, которая не может быть использована потребителем и расходуется на нагрев кабеля. Чтобы рассчитать мощность такого прибора, нужно разделить указанную в его паспорте реактивную мощность (она измеряется в ВАрах) на cosφ. При отсутствии значения угла смещения фаз cosφ принимают равным 0,7. Полученный результат суммируется с мощностью остальных потребителей до применения к ним коэффициентов-поправок.
Номинальный ток для проводки с напряжением 220 В определяем делением полученного значения общей мощности на 220 (уточните напряжение в вашей проводке, оно может отличаться). Сечение провода определяем, например, по таблице ниже.
Чтобы убедиться, что потеря напряжения не выше допустимых 5 %, рассчитываем это значение. Оно должно составить не более 5 % от 220 В, то есть 11 В. Делением полученного числа на силу тока, найденную по таблице для запланированной нами нагрузки, получаем сопротивление R, подставляем его в формулу S = R ∗ ρ ∗ L, где ρ – удельное сопротивление материала, из которого сделана токопроводящая жила, L – планируемая длина кабеля, и выводим минимальное значение сечения проводки.
Выбираем по току
Чтобы определить сечение проводки по току, нужно значение суммарной мощности разделить на 0,92 от напряжения в вашей сети или, если речь идет о трехфазном проводе, на 1,7 от напряжения в сети.
По полученной силе тока находим значение в приведенной ниже таблице.
Важно! Чтобы выяснить, какой ток должен пропускать провод, не перегреваясь, нужно найти отношение мощности оборудования к напряжению в сети, которое далеко не всегда соответствует идеальному значению 220 В и может отклоняться от него в диапазоне от 190 до 250 В. Если вы хотите, чтобы ваша электропроводка работала безукоризненно, прежде чем приступить к расчетам, замерьте напряжение с помощью мультиметра. Чем оно выше, тем меньший ток протекает по проводу.
ПУЭ: таблица расчета сечения кабеля по мощности и току
Если вы знаете мощность электроприборов, которые в перспективе будут запитаны от электросети вашей квартиры или вашего дома, определить сечение провода или кабеля несложно. В столбце того вида проводки, который вы собираетесь прокладывать, таблицы, представленной ниже, найдите материал, из которого сделаны жилы провода.
Если вы хотите узнать, на какой номинальный ток должна быть рассчитана электрическая сеть вашей квартиры, и собираетесь проложить, например, медные провода, найдите в соответствующем столбце мощность вашей проводки, под ней – предполагаемую нагрузку и сопоставьте ее с близлежащим значением силы тока.
Токовые нагрузки в сетях с постоянным током
Подбираете ли вы сечение провода по величине силы тока для переменной или постоянной сети – разницы нет. Нагрузка для одножильных проводов сетей с постоянным током рассчитывается по таким же таблицам, как для сетей с переменным. Чтобы определить силу тока I, который будет проходить через кабель, нужно мощность нагрузки разделить на напряжение в сети. Чтобы найти сопротивление R провода, делим напряжение на силу тока, полученную в предыдущем действии. Воспользовавшись табличным значением удельного сопротивления проводника ρ, по формуле S = (ρ ∗ L) / R найдем сечение кабеля S.
Сечение кабеля вы можете найти и по таблице.
Чтобы убедиться, что напряжение на его концах не перешагнуло минимально допустимый порог 0,5 В, проверьте полученную вами по таблице цифру, подставив в формулу U = p ∗L ∗ I / S данные вашей сети.
Самостоятельно рассчитать сечение кабеля для проводки квартиры или частного дома несложно, тем более, если вы собираетесь менять какую-то ветвь и потребители уже разведены по группам в вашем распределительном щитке. Труднее сделать то же самое в экстремальных условиях повышенной температуры, влажности или в случае, когда неудачное решение вопроса может обесточить ваше жилище не на один день. Иногда обращение к профессионалам может стать лучшим решением.
Какие бывают сечения проводов и кабелей?
Главная → Блог → Какие бывают сечения проводов и кабелей?
02.05.2022
Рассмотрим один из самых важных показателей кабельных линий – сечение жилы. Данный параметр отвечает на вопрос: “Оборудование какой мощности можно подключить к системе снабжения электроэнергией”? Изоляционные качества любого сечения определяют тип монтажа, рабочее напряжение, допустимые места прокладки.
Наличие правильно подобранного сечения определяется на этапе проектирования, если речь идет о зданиях и сооружениях всех сфер, при известных потребностях в мощности. Для электрооборудования так же применимы уже готовые решения по необходимому сечению линии. Такой показатель измеряется в мм2.
Стандартный ряд сечений
Современный ряд допустимых сечений многообразен – это увеличивает возможность выбора правильной линии питания для существующего оборудования. Есть некоторые ограничения в зависимости от основного материала жил кабеля. Например, линия состав которой – алюминий, не может быть сечением менее 2,5мм2. Это обусловлено свойствами алюминия, его хрупкостью и меньшими возможностями по механическим воздействиям в отличие от медных проводников. Кабельно-проводниковая продукция на основе меди могут быть сечением 0,5мм2 и далее по увеличению, в зависимости от обеспечения питания требуемой нагрузки.
Стандартный ряд сечений широко освещен в ПУЭ и представлен у соответствующих компаний производителей марками кабельной продукции: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000; 1200; 1600 мм2.
Полезно знать
При проектировании жилых зданий и сооружений, частных домов и квартир, есть свои рекомендуемые сечения линий для обеспечения подачи напряжения. Величина напряжения при этом не превышает 0,4кВ. Для осветительных сетей принято использовать кабели с медными жилами и сечением 1,5мм2, если жилы выполнены из алюминия, то необходимо применять сечения в 2,5мм2.
Розеточные сети при медном проводнике допускается выполнять от 2,5мм2, но тут все обусловлено нагрузкой, которая закладывается на этапе проектирования. Следовательно, сечение необходимой группы может быть большим и достигать 6-10мм2. Современные квартиры содержат большое количество электроники и всевозможные бытовые приборы, что влияет на расчеты необходимых сечений проводников. При этом основные осветительные и розеточные сети так и остаются на уровне применения кабеля сечением 1,5мм2 и 2,5мм2 соответственно. Наличие вторичной коммутации также лежит в этих пределах.
Стоит закладывать линии с неким запасом, чтоб при увеличивающейся со временем нагрузке не перекладывать линии, которые не были рассчитаны на вновь появляющиеся дополнительные мощности. При наличии ограниченного бюджета можно применить как алюминиевые, так и медные жилы, но лучше все же делать сеть питания в едином материале.
Производственные здания и сооружения отличаются наличием большего напряжения в самой сети от 6кВ и выше. Применение кабелей в таких постройках отличается широким разнообразием в выбираемых сечениях. Производя расчеты и проектные работы, кабели всегда берутся с запасом. Так как наличие двигательных систем и установок очень сильно влияет на необходимость увеличивать сечение при обеспечении потребителей питанием, поскольку режимы пуска подобного оборудования сопровождаются кратковременным повышением нагрузки на систему.
Широко распространена прокладка кабельных линий больших сечений в сетях 6кВ. Если сечения не хватает, то прокладывают еще одну нитку параллельно, что увеличивает необходимы диапазон подключаемой нагрузки.
Допустима и применяется прокладка кабеля в три и более параллельных ниток.
В заключение можно сказать, что подход к необходимому сечению кабельной линии довольно индивидуален. Стоит учитывать будущую нагрузку. Ее тип определяется еще на этапе проектирования или после предварительной консультации с квалифицированными специалистами московского интернет-магазина “Икс Кабель”. Каждый клиент обязательно получит подробную консультацию, выгодные цены на все товары, скидки на основные позиции. В наличии на складах и под заказ широкий ассортимент кабельно-проводниковой продукции. Организуем оперативную доставку в любой регион страны.
← Какой провод выбрать для подключения точечных светильников Характеристики кабеля ААБл →
Таблица допустимой нагрузки по току | Расчет поперечного сечения кабеля
Допустимая нагрузка по току: таблицы
(Выдержка из таблиц VDE 0298-4 06/13: 11, 17, 18, 21, 26 и 27)
| Current-car грузоподъемность, кабели с номинальным напряжением до 1000 В и термостойкими кабелями VDE 0298-4 06/13 таблица 11, столбцы 2 и 5 | ||
|---|---|---|
| столбец 2 | столбец 5 90 018 | |
| способ укладки | в воздухе | на поверхности или на поверхности |
| одножильные жилы – с резиновой изоляцией | многожильные токопроводящие кабели (кроме домашних или портативных устройств) – с резиновой изоляцией – ПВХ-изоляция – термостойкая | |
| Количество заряженных проводников | 1 | 2 или 3 | 9001 3
| Номинальное сечение | Емкость (Ампер) | |
| 0,75 мм 2 | 15А | 12А |
| 1,0 0 мм 2 | 19A | 15A |
| 1,50 мм 2 | 24A | 18A |
| 2,50 мм 2 | 32A | 26A | 9 0013
| 4,00 мм 2 | 42A | 34A |
| 6,00 мм 2 | 54A | 44A |
| 10,00 мм 2 | 73A | 61A | 16,00 мм 2 | 98A | 82A |
| 25,00 мм 2 | 129A | 108A |
| 35,00 мм 2 | 158A | 135A 90 018 |
| 50,00 мм 2 | 198A | 168A |
| 70,00 мм 2 | 245A | 207A |
| 95,00 мм 2 | 292A | 250A |
| 120,00 мм 2 | 344A | 292A |
| 150,00 мм 2 | 391A | 335A |
| 185,00 мм 2 | 448A | 902 09 382A|
| 240,00 мм 2 | 528A | 453A |
| 300,00 мм 2 | 608A | 523A |
| Допустимая токовая нагрузка кабелей при изменении температуры окружающей среды VDE 0298-4 06/13, таблица 17, столбец 4 1 ) | |
|---|---|
| Температура окружающей среды | Коэффициент |
| 10 °C | 1,22 |
| 15 °С | 1,17 |
| 20 °С | 1,12 |
| 25 °С | 1,06 |
| 30 °С | 1,00 |
| 0,94 | |
| 40 °С | 0 ,87 |
| 45 °С | 0,79 |
| 50 °С | 0,71 |
| 5 5 °С | 0,61 |
| 60 °С | 0,50 |
| 65 °C | 0,35 |
1) для кабелей с рабочей температурой макс.
70°C у жилы
| Допустимая токовая нагрузка кабелей для многожильных кабелей номинальным сечением до 10 мм 2 VDE 0298-4 06/13 таблица 2 6. С установкой в открытый воздух. | |
|---|---|
| Количество загруженных жил | Коэффициент |
| 5 | 0,75 |
| 0,65 | |
| 10 | 0,55 |
| 14 | 0,50 |
| 19 | 0,45 90 018 |
| 24 | 0,40 |
| 40 | 0,35 |
| 61 | 0,30 |
| Допустимая нагрузка по току кабелей для разделения температур окружающей среды для термостойких кабелей VDE 0298-4 13.06 таблица 18, графа 3-6 | ||||
|---|---|---|---|---|
| столбец 3 | столбец 4 | столбец 5 | столбец 6 | |
| zulässige Betrieb Stemperatur | ||||
| 90°C | 110°C | 135°C | 180°C | |
| температура окружающей среды | коэффициенты пересчета, применяемые к емкости термостойких кабелей в таблице 11, столбцы 2 и 5 | |||
| до 50 °C | 1 ,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 55 °C | 0,94 | 1,00 | 90 017 1,001,00 | |
| 60 °C | 0,87 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 65 °C | 0,79 | 1 ,00 | 1,00 | 1,00 |
| 70 °С | 0,71 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 75 °С | 0,61 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 80 °C | 0,50 | 90 017 1,001,00 | 1,00 | |
| 85 °С | 0,35 | 0,91 | 1,00 | 1,00 |
| 90 °С | —– | 0,82 | 1,00 | 1,00 |
| 95 °C | —– | 0,71 | 1,00 | 1,00 |
| 100 °С | —– | 0,58 | 0,94 | 1,00 |
| 105 °С 900 18 | —– | 0,41 | 0 ,87 | 1,00 |
| 110 °C | —– | —– | 0,79 | 1,00 | 90 013
| 115 °С | — — | —– | 0,71 | 1,00 |
| 120 °C | —– | —– | 0,61 | 1,00 |
| 125 °С | —– | —– | 0,50 | 1,00 90 018 |
| 130 °С | – —- | —– | 0,35 | 1,00 |
| 135 °C | —– | —– | —– | 1,00 |
| 140 °C | —– | —– | —– | 1,00 |
| —– | —– | —– | 1,00 | |
| 150 °С | —– | —– | — — | 1,00 |
| 155 °C | —– | —– | —– | 0,91 | 160 °С | —– | —– | —– | 0,82 |
| 165 °C | —– | —– | — — | 0,71 |
| 170 °С | —– | —– | —– | 0,58 |
| 175 °С 900 18 | —– | – —- | —– | 0,41 |
| Допустимая нагрузка по току кабелей для прокладки на стенах, в трубах и каналах, на полу и потолке VDE 0298-4 06/13 таблица 21 | |
|---|---|
Количество многожильных кабелей | Коэффициент |
1 | 1,00 | 2 | 0,80 |
| 3 | 0,70 |
| 4 | 0,65 |
| 5 | 0,60 |
| 6 | 0,57 9001 8 |
| 7 | 0,54 |
| 8 | 0,52 |
| 9 | 0,50 |
| 10 | 0,48 |
| 12 | 0,45 |
| 14 | 0,43 |
| 16 | 0,41 |
| 18 | 0,39 |
| 20 | 0,38 |
Максимальная допустимая нагрузка по току согл.
VDE 0891, часть 1, пункт 7, необходимо учитывать при применении изолированных кабелей в телекоммуникационных системах и устройствах обработки данных.
| Допустимая нагрузка по току для намотанных кабелей VDE 0298-4 06/13 таблица 27 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 900 17 23 | 4 | 5 | 6 | |
| № слоев на одном барабане | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| коэффициенты пересчета | 0,80 900 18 | 0,61 | 0,49 | 0,42 | 0,38 |
Примечание : для спиральной намотки действует коэффициент преобразования 0,80 | |||||
AWG в мм2 — американский калибр проводов в сравнении с квадратным сечением в мм
Допустимая нагрузка по току UL/CSA для гибких кабелей
Монтажный провод при температуре окружающей среды до 30°C
| AWG | Сечение в мм² | 9 0973 Допустимая нагрузка по току в амперах|
|---|---|---|
| 24 | 0,21 | 3,5 А |
| 22 | 0,33 | 5,0 А |
| 20 | 0,52 | 6,0 А |
| 18 | 0,82 | 9,5 А |
| 16 | 1,31 | 20 А |
| 14 | 2,08 | 24 А |
| 12 | 3,32 | 34 А |
| 10 | 5,26 | 52 А |
| 8 | 8,35 | 75 А |
| 13,29 | 95 А | |
| 4 | 21,14 | 120 А |
| 3 | 26,65 | 154 А |
| 2 | 33,61 | 170 А |
| 1 | 42,38 | 180 А |
Поправочные коэффициенты при температуре окружающей среды выше 30°C
Для температур выше 30°C умножьте допустимую нагрузку по току в таблицах на поправочный коэффициент (f), чтобы получить допустимый ток.