Основные понятия

Любое металлическое изделие состоит из кристаллической решетки. Через нее проходят электроны, подвижные частицы, из-за чего электричество трансформируется в тепловую энергию. Данное свойство с успехом используется производителями обогревателей и осветительных приборов. Однако в обычных электрических системах перегрев кабеля недопустим, поскольку он со временем приведет к нарушению изоляцию и воспламенению. Поэтому важно подобрать правильное сечение проводников, чтобы те выдерживали допустимые (потенциальные) токовые нагрузки сети.

Для этого учитываются два термина:

  • сечение провода;
  • плотность тока.
Зависимость плотности тока от сечения
Зависимость плотности тока от сечения

Даже если будет подобрано правильное сечение провода, он все равно может перегреться. Причин несколько: слабый контакт в местах соединения или окисления, связанные с недопустимой скруткой алюминиевой и медной жил.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

При расчете токовой нагрузки в сети с постоянным током ориентируются по одножильному кабелю. Напряжение такого тока составляет 12 В. Расчет нагрузки провода, через который подключается лампочка на 0,1 кВт (к примеру, в передней фаре машины), выглядит так:

  • I = P/U = 100/12 ~ 8,35 А.

Расчет сечения проводника по току формула

После этого нетрудно рассчитать сопротивление:

  • R = U/I = 12/8,35 = 1,44 Ом.

В таблице найдите удельное сопротивление меди, из которой производятся жилы современных проводников. Также предположите, что длина кабеля составляет 2 м. Воспользуйтесь формулой, указанной в разделах выше, чтобы получить площадь сечения подходящего провода:

  • S = (ρ*L)/R = (1,68*10-8*2)/1,44 = 1,2 кв. мм.
Выбор сечения кабеля для сетей постоянного тока
Выбор сечения кабеля для сетей постоянного тока

Изучая ПУЭ, можно отыскать бессчетное количество таблиц, в которых определена токовая нагрузка для сетей переменного тока с одно- и трехфазными цепями. Поэтому выполнять такие сложные расчеты необязательно.

Согласно ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), домашняя (бытовая) электросеть переменного тока должна иметь следующие параметры:

  • напряжение 230 В, допустимы колебания до /- 10%. Стандарт 220 В считается устаревшим, поскольку напряжение в сети повсеместно превышает эту цифру;
  • частота 50 Гц, допустимые отклонения /- 0,2 Гц.

Таким образом, выбранные кабели должны соответствовать данным требованиям и при этом обеспечивать нормальную работу системы энергообеспечения при максимальной и средней нагрузке. Для этого необходимо рассчитать сечение провода для каждого конкретного участка квартиры/дома или для отдельных линий проводки (освещение, группа розеток, силовая).

Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.

Напряжение

При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:

  • в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
  • в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.

Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:

  • В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
  • В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.

Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2.

Сила тока

Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.

Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод.

Формула расчета сечения провода

I= P/U

P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока

I= 3760Вт/220В= 17,09 А

Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2.

Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.

Выбираем по мощности

Сечение провода может подбираться в зависимости от максимальной токовой нагрузки на линию. Причем каждый бытовой прибор имеет разную мощность. В списке ниже перечислены мощности наиболее распространенного оборудования:

  • электрическая плита — 5 кВт;
  • холодильное устройство — 0,8 кВт;
  • посудомойка — 2 кВт;
  • микроволновка — 1,5 кВт;
  • кухонная вытяжка — 0,5 кВт;
  • чайник — 2 кВт.

Очевидно, что перечисленные электроприборы устанавливаются на кухне. Если сложить все указанные числовые значения, можно получить суммарную нагрузку на кухонную электрическую сеть. Она составит порядка 12 кВт, но сечение следует подбирать с запасом до 30%. В идеале на кухне прокладывается электрический кабель с сечением, соответствующим мощности 15-16 кВт. Для подключения оборудования потребуется не менее двух розеток.

Предлагаем ознакомиться:  Купель для бани: принцип устройства и работы, как сделать своими руками из дерева, пластика или бетона
Определение сечения медного кабеля
Определение сечения медного кабеля

Напряжение электрической сети составляет 220 В. Зная данный параметр и суммарную нагрузку, достаточно воспользоваться простой формулой для расчета потребляемого тока:

  • I = P/U = 16 000/220 = 72,7 А.

Это максимально допустимый ток для прокладываемого кабеля, но фактически перечисленные выше бытовые приборы будут потреблять порядка 56-57 А. Однако не нужно исключать ситуаций, когда к сети будут подключаться и другие устройства — пылесос, дополнительные светильники и так далее. Многие электрики избегают расчетов с использованием коэффициента 1,3 (запас 30%), а просто добавляют к фактическому значению допустимого тока еще 5 А.

Определение сечения алюминиевого кабеля
Определение сечения алюминиевого кабеля

Данные о потреблении электроприборов

Для более-менее точных вычислений необходимо знать совокупную нагрузку в сети – мощность и силу тока (или хотя бы паспортную мощность) бытовых электроприборов. Обычно выполняется расчет сечения провода по мощности, сила тока рассчитывается дополнительно при необходимости.

Группа Тип оборудования Примерная мощность, кВт
Освещение (лампы) Накаливания 0,005…0,1
Люминисцентная 0,005…0,08
Галогенная и металлогалогенная 0,015…0,23 (1 для промышленных)
Газоразрядная 0,015…0,5
Светодиодные 0,002…0,1
Светодиодные ленты 0,005…0,1
Отопление и нагревание воды Котел электрический 6…28
Тепловентиляторы, электрические нагревательные панели, инфракрасные обогреватели, масляные батареи, электрокамины и так далее 0,4…13
Водонагреватели накопительные (баки) 1,5…10
Водонагреватели проточные 1,2…27
Бытовая техника Холодильники 0,2…1
Стиральные и сушильные машины 0,4…2,8 (в зависимости от наличия нагрева)
Посудомоечные машины 0,5…2
Микроволновые печи 0,5…1,2
Хлепопечки, мультиварки 0,4…1
Чайники электрические 0,5…3
Плиты электрические (варочные поверхности и духовые шкафы) 2…15
Утюги 0,7…3,3
Фены, плойки, щипцы для завивки 0,8…2,5
Телевизоры, компьютеры, проигрыватели и так далее 0,2…1
Мелкая техника 0,1…1

Точные данные необходимо уточнять по техническому паспорту прибора, учитывая ПИКОВУЮ мощность.

Фото советы как рассчитать сечение кабеля по току и мощности

Суммарная величина тока, движущегося по проводнику, зависит от нескольких характеристик: длина, ширина, удельное сопротивление и температура. Повышение температуры сопровождается снижением тока. Любая справочная информация, которую вы обнаружите в таблицах ПУЭ, обычно приводится для комнатной температуры 18 градусов Цельсия.

Помимо электрического тока нужно знать материал для проводника и напряжение. Самый простой расчет сечения кабеля по допустимому току: поделить его значение на 10. Если при изучении таблицы вы не обнаружите нужного значения, то ищите ближайшую, чуть большую величину. Такой вариант возможен для медных проводов, а допустимый ток составляет 40 А или меньше.

Допустимые токовые нагрузки на кабель
Допустимые токовые нагрузки на кабель

Выбор сечения провода по количеству потребителей

Как известно, для прокладывания кабелей проводки могут использоваться два способа:

  • открытый – по поверхности стен и потолков в специальных кабель-каналах;
  • закрытый – внутри каркасных конструкций, оштукатуренных стен т.д.

Тип проводки оказывает влияние на выбор кабеля определенной толщины по следующей причине – провода, проложенные открытым способом, находятся в лучших теплообменных условиях (воздух служит дополнительным охлаждением). Таким образом, для проводника одной и той же толщины допустимый максимальный ток будет выше в условиях открытой прокладки, чем при закрытой.

В приведенной нами сводной таблице соотношения нагрузок и толщины кабелей указаны данные для закрытого способа прокладки. Используя кабеля, подобранный согласно указанной там информации (вне зависимости от типа проводки), у вас всегда будет некоторый запас прочности. Тем не менее, ниже прикреплена более подробная таблица для расчета сечения кабелей для закрытой и открытой проводки.

В настоящее время используются два типа проводов – это алюминий и медь. Еще 20-25 лет назад основным материалом для изготовления кабелей был алюминий. Кабеля из этого материала были популярны и неприхотливы.

Дальнейший прогресс, коснувшись бытовых приборов, потребовал значительного увеличения их мощности, которое алюминиевые жилы обеспечить не могли. На смену алюминию пришла медь.

Сравнение свойств медных кабелей с алюминиевыми:

  • обратно пропорциональная зависимость между силой тока и сечением проводов значительно выше у меди;
  • пластичность меди больше, увеличивается возможность перегибов материала кабеля, что говорит об увеличении срока его службы;
  • медь обеспечивает гораздо более высокую надежность контакта благодаря сравнительно большей устойчивости к окислению;
  • значительная стоимость медных проводов, но ее вышеперечисленные преимущества очевидны.

Калькуляция суммарной мощности электроприборов. Для этого желательно выполнить схему размещения электрооборудования в помещении. Пример такой схемы есть в интернете.

I = W х K/U, где I – сила тока; W – мощность; K – коэффициент использования (принимается в расчетах К = 0,75 и учитывает одновременное использование аппаратов); U – напряжение сети и принимается равным 220 В или 380 В. В процессе подсчета I = 37,5 А, т.е. кабель должен выдержать ток 38 А.

Расчет сечения кабеля по нагрузке производится с помощью таблиц, которые можно найти в интернете. Эти таблицы составляются на основании формулы расчета сечения кабеля для медных и алюминиевых жил.

Согласно табличным данным основной медный кабель от щита до распределительной коробки имеет сечение 4 кв. мм. Алюминиевый кабель с такими характеристиками выдержит ток лишь 28 А при мощности 6,1 кВт.

Таким образом, при применении его в сетях, аналогичных по мощности, сечение кабеля будет значительно больше медного, что не всегда оправдано.

Необходимая длина кабеля рассчитывается также с помощью готовых таблиц в интернете.

Выполнив соответствующие расчеты, можно заняться приобретением необходимых материалов. При покупке следует выбрать товар, зная марку необходимой продукции.

S=πr^2

Где π=3,14, r – радиус круга. Для провода это значение можно определить, замерив штангенциркулем диаметр жилы и поделив ее на два. Для упрощения расчетов можно также использовать приведенную формулу.

Если нет желания считать самостоятельно, можно воспользоваться стандартными таблицами пересчета.

Для многожильных проводов рассчитать сечение провода можно, выяснив параметр для одной из жил (обычно они одинаковые) и умножив его на количество.

Кроме того, данные нетрудно получить из маркировки изделия.

В отечественной промышленности принята такая схема обозначений.

Чтобы правильно прочесть маркировку и вычленить из нее необходимую информацию о количестве и сечении жил, следует помнить, как расшифровать группы букв/цифр

Позиция Характеристика Маркировка Ее расшифровка
1 Материал жилы А

Отсутствует

Алюминий

Медь

2 Наименование изделия П Провод
3 Материал изоляции Р Резина
В ПВХ (поливинилхлорид)
П Полиэтилен
Пс Самозатухающий полиэтилен
Пв Сшитый полиэтилен
Ф Фторопласт
НР Негорючая резина
Ц Пленочная изоляция
Г Отсутствие изоляции (голый провод)
4 Конструкция КГ (Г) Кабель гибкий
К Кабель контрольный
Ф Фальцованная металлическая оболочка
П Плоский
О Оплетка
Т Для прокладки в трубах

Эта маркировка относится к наиболее популярным изделиям, используемым в бытовой электропроводке.

В силовых кабелях может также присутствовать броня и внешняя защитная оболочка.

В этом случае после первых четырех позиций могут идти обозначения с буквой Б (броня) или без нее:

  • БС – свинцовая;
  • БбГ – стальная лента профилированная;
  • Бб – две ленты стальные;
  • Бл – две ленты стальные с подушкой под ними из пластиковых лент;
  • Бн – стальные ленты, поверх них негорючая оболочка для защиты;
  • К – проволочная броня, покрытая защитной лентой из стали;
  • Д – оплетка из стали, двумя проволоками;
  • П – оплетка плоской стальной проволокой.
Предлагаем ознакомиться:  Баня с купелью

При наличии внешней защитной оболочки ее обозначают:

  • Э – экранированный кабель (как правильно, использую алюминиевую фольгу);
  • О – соединение обмоткой проводов в изоляции;
  • В – редкий случай, бумажная изоляция. Если после «В» имеются другие буквы, подразумевается ПВХ (поливинилхлорид);
  • Шв – шланг виниловый;
  • Шп – шланг полиэтиленовый;
  • Шпс – шланг из полиэтилена самозатухающего;
  • Н – негорючий состав неустановленного типа.

Цифры после буквенной маркировки означают:

  • рабочее напряжение. Если данной цифры нет, имеется в виду бытовая сеть с номинальным напряжением 220 В;
  • количество жил и их сечение, между цифрами указывается «х». Пример – 2х2,5;
  • количество и сечение жил отличающегося диаметра, обычно «для нуля». При наличии второй пары цифр с первой парой их объединяют знаком « ».

Расчет сечения проводника по току формула

Таким образом, из длинной и сложной маркировки нетрудно вычленить нужные цифры для расчета.

Для этого потребуется любой инструмент для зачистки проводов – вплоть до кухонного ножа – и штангенциркуль.

Различные способы зачистки представлены в мастер-классе.

Далее штангенциркулем замеряется диаметр ВСЕГО ПУЧКА ТОНКИХ ПРОВОЛОЧЕК или единой проволоки, зачищенных от изоляции.

Примеры действий по замеру и дальнейшему расчету представлены в видеоуроке.

Если штангенциркуля или микрометра под рукой нет, можно использовать обычную линейку.

Для одножильного (и только для него!) провода можно использовать замер методом намотки. На цилиндрический предмет плотно, виток к витку, наматывается кабель. Далее подсчитывается число витков, приходящихся на один сантиметр. Делим 10 мм на количество витков – получаем примерный диаметр жилы. Естественно, замеры производятся для зачищенной проволоки.

Для более толстых изделий можно считать число витков не на 1 см, а на 10 см или любой другое удобное количество.

Важно: если есть сомнения в точности измерений, необходимо округлять полученное значение в МЕНЬШУЮ сторону.

Далее округленная цифра сравнивается с ближайшими из таблиц для расчета сечения провода по току или мощности и выбирается наиболее близкое значение.

Пример: при замере с помощью штангенциркуля получено значение 8,6 мм. В ряду стандартных значений из таблицы ближайшее меньшее 6 мм, ближайшее большее – 10 мм. Учитывая, что возможность пропускания электрического тока напрямую зависит от сечения жил (а производители иногда стараются на этом экономить), принимаем меньшее – 6 мм – и дальнейшие расчет ведем, исходя из этой цифры.

Сравнение европейских (метрическая система) и американских (а также английских, дюймовая система) типовых размеров сечения.

Точнее соотнести размеры американских и отечественных (европейских) проводов поможет таблица ниже.

Определение сечения провода по измеренному диаметру.

Учитывая, что современное бытовое оборудование достаточно емкое в плане потребления энергии, необходимо помнить: недостаточное сечение провода при большой силе тока, проходящего по нему, может вызвать перегрев кабеля. Следствия – разрыв цепи, который трудно обнаружить, и обесточивание части квартиры. Еще чаще в месте, где сечение особенно мало или идет скрутка проводов, возникает возгорание в результате перегрева.

В целом сила тока в сети определяется для однофазной сети по формуле

  • Где P – суммарная мощность приборов-потребителей, в Ваттах;
  • U – напряжение в проводке, 220 или 380 Вольт;
  • КИ – коэффициент одновременности включения, обычно принимаю КИ=0,75;
  • cos(φ) – переменная для бытового электрооборудования, принимается равной единице.

Здесь не принимается во внимание коэффициент одновременности включения, вводится информация о наличии трех фаз.

Пример расчета

В частном доме используется освещение светодиодными лампами, общая мощность всех осветительных приборов – до 1 кВт. Установлен электрический котел отопления с паспортной мощностью 12 кВт, два проточных водонагревателя мощностью 4 и 8 кВт, холодильник (1,2кВт), стирально-сушильная машина с максимальной мощностью 2 кВт, другое крупное и мелкое оборудование с пиковой мощностью 3 кВт.

  • Для двух наиболее мощных силовых линий (по 12 кВт) рассчитываем силу тока
    I= 12000/(√3×220×1)=31 А
  • Для третьей силовой линии 6,2 кВт
    I= 6200/(√3×220×1)=16,2 А
  • Для розеток обычного типа
    I= 3000/(√3×220×1)=7,8 А
  • Для освещения
    I= 1000/(√3×220×1)=2,6

Из таблицы сечения медных и алюминиевых проводов ниже выбираем нормальный размер сечения медного провода по току, принимая ближайшее большее значение. Получаем для:

  • первых двух силовых линий сечение 4 кв.мм, диаметр жилы 2,26 мм;
  • третьей силовой – 1 кв.мм, 1,12 мм в диаметре;
  • розеток и освещения – сечение 0,5 кв.мм и диаметр 0,8 мм.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

От длины кабеля зависит такая величина, как потеря напряжения. Одна из потенциальных неприятных ситуаций: на конце выбранного провода напряжение уменьшилось до минимума, чего недостаточно для обеспечения функциональности оборудования. В бытовых электрических сетях потери будут невелики, поэтому ими можно пренебречь.

Размещая кабель на более протяженных участках, нужно учитывать падение напряжения, которое рассчитывается по формуле, указанной выше. Любой проводник имеет определенное электрическое сопротивление, которое зависит от ряда характеристик:

  1. Длина провода, м. Чем больше длина, тем выше потери.
  2. Площадь поперечного сечения, кв. мм. Чем выше параметр, тем ниже падение напряжения.
  3. Удельное сопротивление материала (ищите в справочниках).
Максимальная длина кабеля для различных токовых нагрузок
Максимальная длина кабеля для различных токовых нагрузок

Для расчета падения напряжения в обычных случаях достаточно перемножить сопротивление и допустимый ток. Фактическая величина может быть больше, но не более чем на 5%. Если она не вписывается в заданные рамки, придется использовать кабель с большим сечением.

Для расчета сечения кабеля по мощности и длине нужно действовать следующим образом:

  1. Рассчитайте ток по формуле I=P/(U*cosф), где P — мощность, U — напряжение, cosф — коэффициент. В бытовых электросетях данный коэффициент равняется 1, поэтому формула упрощается до I=P/U. В промышленности cosф представляет собой соотношение активной и полной мощностей (активная и реактивная).
  2. В таблице ПУЭ найдите подходящий кабель по сечению в зависимости от тока.
  3. Подсчитайте сопротивление проводника, используя формулу: R=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлены жилы, l — длина кабеля, S — площадь поперечного сечения. Помните, что электрический ток движется в обе стороны, поэтому суммарное сопротивление равняется удвоенному значению, полученному из формулы выше.
  4. Для падения напряжения воспользуйтесь формулой ΔU=I*R
  5. Чтобы получить падение напряжения в процентах, разделите ΔU/U.

Таким образом, если итоговое значение не превышает 5%, можете оставить кабель с выбранным сечением. В противном случае его придется заменить на проводник с увеличенным сечением.

Важные нюансы

Некоторые моменты не учитываются обычно при вычислениях, но могут существенно повлиять на результат, то есть эффективность и долговечность проводки.

Предлагаем ознакомиться:  Фундамент для деревянной бани

К таким нюансам относится длина проводов. Для обычной квартиры с площадью до 100…120 кв.м, где используются кабели с медными жилами, можно не учитывать длину проводника – каждая отдельная линия обладает достаточным «запасом прочности». Если же применяются изделия на базе алюминиевых проводников, лучше дополнительно проверить проводящую способность кабеля с учетом его длины.

Предохранители (автоматы) на прерывание тока в цепи при превышении номинального значения необходимо ставить на каждую отдельную линию. В противном случае – если, например, освещение и мощные электроприборы подключены на один автомат – допустимое для стиральной машины превышение нагрузки может вывести из строя все светильники. Кроме того, такой подход удобен при ремонте или замене приборов.

Если при дальнейшей эксплуатации жилья планируется увеличение нагрузки на электропроводку, желательно сделать ввод кабеля с большей, чем требуется в данный момент, проводящей способностью.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Токоведущие жилы могут перегреваться по нескольким причинам, которые напрямую связаны с природой электрического тока. Электрическое поле приводит в движение электроны, которые перемещаются по выбранному проводнику. В кристаллических решетках, из которых состоят металлы, действуют сильные молекулярные связи.

Представьте шарик для настольного тенниса и паутину. Вторая — более-менее прочна, первый — обладает малым весом, поэтому для того, чтобы шарик разорвал паутину, придется приложить больше усилий. Чем сильнее вы выполните замах, тем более напряженными будут ваши мышцы. Чем больше напряжение, тем выше затрачиваемая энергия. Соответственно и мышцы будут нагреваться сильнее.

Так и электроны вынуждены высвобождать больше тепла, затрачивая немало энергии на преодоление этих молекулярных связей. Такой процесс называется преобразованием электрической энергии в тепловую.

Сравнить такое явление можно с выделением тепла при трении. Можно сказать, что электроны вынуждены тереться о кристаллическую решетку металла и тем самым выделять тепло. Данное свойство металлического кабеля имеет свои преимущества и недостатки. Нагрев может быть полезен на производственных объектах и для бытовых приборов.

Он является основным свойством, позволяющим работать электрическим печам, обогревателям, утюгам и чайникам. Однако в обычных электрических сетях это может привести к перегреву и разрушению изоляции, а впоследствии — и вовсе к возгоранию. Могут испортиться техника и оборудование. Происходит подобное в случае превышения заданной нормы для длительных токовых нагрузок.

Перечислим три основные причины перегрева проводника:

  1. Наиболее распространенная — использование кабеля с некорректным сечением. Любой проводник имеет уникальную максимально допустимую пропускную способность по току. Измеряется она в Амперах. Перед подключением бытового прибора нужно определить его мощность и в соответствии с ней подобрать правильное сечение. Важно учесть запас на 30-40%.
  2. Вторая причина — отсутствие качественного контакта в точках соединения линии. Речь идет об участках трассы, где кабель подключается к щитку, автомату или выключателю. Плохой контакт приводит к нагреву. При худших раскладах — полному перегоранию. В большинстве случаев будет достаточно осмотреть контакты и подтянуть все соединения.
  3. Старая электропроводка строилась на алюминиевых жилах, поэтому при модернизации таких кабельных линий зачастую возникает необходимость перехода на медные проводники. В данном случае важно соблюдать технику подключения медных и алюминиевых жил. Без применения специальных клеммников появление окисления — вопрос времени.
Старая алюминиевая проводка в квартире
Старая алюминиевая проводка в квартире

Если выбран проводник подходящего сечения, это исключит падение напряжения и перегревы линии. Таким образом, от сечения зависит то, насколько оптимальным и экономичным будет режим работы электрической сети. Казалось бы, можно просто взять и установить кабель огромного сечения. Но стоимость медных проводников пропорциональна их сечению, и разница при монтаже электропроводки уже в одной комнате может насчитывать несколько тысяч рублей.

Для выбора сечения провода нужно учитывать два важных критерия — допустимые нагрев и потерю напряжения. Получив два значения площади сечения проводника при использовании разных формул, выбирайте большую величину, округлив ее до стандартной. Особенно чувствительны к потере напряжения воздушные линии электропередач.

Допустимые температуры нагрева токопроводящих жил кабелей
Допустимые температуры нагрева токопроводящих жил кабелей

Iд — допустимая нагрузка на кабель (ток по нагреву). Эта величина соответствует току, в течение долгого времени протекающего по проводнику. В процессе этого появляется установленные, длительно допустимая температура (Tд). Расчетная сила тока (Iр) должна соответствовать допустимой (Iд), и для ее определения нужно воспользоваться формулой:

  • Iр=(1000*Pн*kз)/√(3*Uн*hд*cos j),
  • Pн — номинальная мощность, кВт;
  • Kз — коэффициент загрузки (0,85-0,9);
  • Uн — номинальное напряжение оборудования;
  • hд — КПД оборудования;
  • cos j — коэффициент мощности оборудования (0,85-0,92).

Даже если брать во внимание одинаковые токовые величины, тепловая отдача будет разной в зависимости от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем эффективнее теплоотдача.

Поправочные коэффициенты кабеля в зависимости от температуры окружающей среды
Поправочные коэффициенты кабеля в зависимости от температуры окружающей среды

Температура отличается в зависимости от региона и времени года, поэтому в ПУЭ можно найти таблицы для конкретных значений. Если температура существенно отличается от расчетной, придется использовать коэффициенты поправки. Базовое значение температуры в помещении или снаружи составляет 25 градусов Цельсия. Если кабель прокладывается под землей, то температура изменяется на 15 градусов Цельсия. Однако именно под землей она остается постоянной.

Условия теплоотдачи

Важным условием тепловой отдачи считается влажная среда, в которой находится кабель. При размещении провода в грунте теплоотвод напрямую связан со структурой и его составом, а также уровнем влажности.

Для получения наиболее точных величин придется проанализировать состав почвы, в зависимости от которого будет разным сопротивление. При помощи таблицы ищут удельное сопротивление. Благодаря качественной утрамбовке данная характеристика может быть уменьшена. Песок и гравий обладают меньшей теплопроводностью по сравнению с глиной, поэтому в идеале провода засыпают последней. Вместо глины можно использовать суглинок без примесей шлака, камней и мусора.

Важно помнить о разных условиях охлаждения кабеля с изоляцией и без нее. В первом случае тепловые потоки, исходящие при нагреве жил, вынуждены преодолевать дополнительный барьер в виде изоляционного слоя.

Расположение кабеля в траншее
Расположение кабеля в траншее

При подземной укладке кабеля, когда в одной траншее расположено сразу два проводника, процесс охлаждения существенно замедлится, что приведет к снижению допустимые токовых нагрузок.

С точки зрения электрической и пожарной безопасности, определение правильных длительно допустимого тока и сечения кабеля — важное условие, позволяющее исключить перегревы, нарушение изоляции и воспламенение кабельной линии. При расчетах следует быть внимательными и учесть множество дополнительных условий. Определенные корректировки нужны даже для табличных значений.