Что необходимо знать

Делая выбор сечения кабеля по току, главным параметром, на который ориентируются специалисты, является максимальный уровень токовой нагрузки. Иными словами, это величина электрического тока, которую он без проблем может пропускать через себя на протяжении длительного периода времени.

Для определения величины номинального тока следует определить суммарную мощность всех используемых электрических приборов. Точное значение мощности необходимо искать на корпусе прибора или в паспорте на него, мощность измеряется в ваттах (Вт).

Стоит отметить, что :

  1. На этапе планирования проводки вы можете еще не знать какие бытовые приборы будут подключаться, например, вы их еще не купили.
  2. К одной и той же розетке могут подключаться совершенно различные устройства, вплоть до очень мощных – утюга или фена.
  3. Рано или поздно к какой-либо розетке может быть подключен тройник или удлинитель, к которому, в свою очередь будет подключено несколько устройств.

Ниже предлагаем ознакомиться с таблицей, в которой приведены примеры значения мощностей (в правой колонке) различных бытовых приборов. Параметры, естественно, могут быть разными, в зависимости от технических характеристик самого оборудования.

I = P / U

I обозначает силу тока в амперах, P — мощность приборов, указанная в инструкции по эксплуатации любого бытового оборудования, выраженную в ваттах. U — напряжение электрической сети, выраженное в вольтах, как правило, это 220 В. Подставив в формулу свои значения, полученные при подсчете количества потребителей в доме, рассчитать сечение провода можно будет без особого труда. Для максимальной точности рекомендуем воспользоваться калькулятором.

Например, типовые холодильник, микроволновка и чайник на кухне будут потреблять 300 Вт 700 Вт 1200 Вт = 2200 Вт. Делим полученную мощность на напряжение сети 220 В получаем суммарную силу тока: 2200 Вт / 220 В = 10 А.

В основе расчета лежит один показатель, который называется допустимая токовая нагрузка. Что это такое? Это величина тока, которую провод может через себя пропустить без изменения технических характеристик кабеля. При этом эту токовую величину провод может пропускать длительное время.

Для того чтобы рассчитать эту величину, необходимо знать потребляемую мощность всех бытовых приборов и светильников, которые подсоединены к системе потребления электроэнергии дома. Понятно, что система эта разбита на участки, или как их называют электрики, шлейфы, у каждого из которых своя потребляемая мощность, зависящая от количества подключаемых к ней потребителям.

Но тут встает вопрос, как определить мощность каждого потребителя. И это не проблема. Во-первых, мощность измеряется в ваттах (Вт). Во-вторых, это значение есть у каждого потребителя, которое или записано в паспорте изделия, или выбито на бирке прибора. К примеру, на лампочке накаливания мощность написана прямо на стекле. Это может быть 60 Вт или 100 и так далее.

Вот несколько бытовых приборов и их мощности:

  • Холодильник – 300 Вт.
  • Телевизор – 140.
  • Электрочайник – 1200.
  • Стиральная машинка – 2500.

Чтобы определить суммарную мощность одного участка, надо сложить мощности всех потребителей. Если это кухня, то здесь бытовых приборов больше всего: холодильник, варочная печь, микроволновка, кофеварка, электрический чайник, посудомоечная машина и так далее, плюс светильник (может и не один). Так вот все мощности этих потребителей надо сложить.

I=PK/U cosφ, где

Сечение кабеля по мощности

Р – это суммарная мощность, о которой шел разговор выше.

U – это напряжение в сети, равное 220 вольт.

К – это коэффициент одновременности, равный 0,75. Данный коэффициент определяет, что в сеть одновременно могут быть включены сразу все потребители с определенной погрешностью. Проще говоря, не все и не сразу.

cosφ – это коэффициент мощности, который для бытовых приборов равен единицы.

I=P/√3 U cosφ – здесь все то же самое, только напряжение берется равным 380 вольт.

Предлагаем ознакомиться:  Выбор автомата защиты: по току, нагрузке, сечению провода

Итак, токовая нагрузка определена, теперь необходима специальная таблица, в которой сопоставляются сила тока и сечение провода. Может получиться так, что расчетное значение токовой нагрузки будет отличаться от табличной. Ничего страшного в этом нет, просто придется выбирать большую величину. К примеру, расчетная у вас получилась 22 ампера, а в таблице ближайшая 27 ампер, соответствующая сечению медного кабеля 2,5 мм². Соответственно выбираем 27А.

Точно такая же существует и для алюминиевых проводников. Эти таблицы зафиксированы ПУЭ и ГОСТом 31996-2012. Так что сомневаться в их достоверности нет оснований.

Главный показатель, из которого производится расчёт необходимого сечения провода, это его допустимая токовая нагрузка. Токовая нагрузка – это та величина тока, которую он может проводить через себя в течение продолжительного времени.

Электроприбор

Мощность, Вт

LCD телевизор

140

Холодильник

300

Бойлер

2000

Пылесос

650

Утюг

1700

Электрочайник

1200

Микроволновая печь

700

Стиральная машина

2500

Компьютер

500

Освещение

500

Всего

10190

Сечение кабеля по мощности для однофазной электросети 220 В:

  • P – мощность электрических приборов (суммарная), Вт;
  • U – напряжение тока в электросети, В;
  • КИ = 0.75 – коэффициент одновременности;
  • cos(φ)= 1 – переменная для бытовых электроприборов.

Как рассчитать сечение провода по нагрузке

Допустимые токовые нагрузки на провод вычисляются согласно нормативному документу ГОСТ 31996—2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».

Примеры расчета сечения кабеля по мощности.

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.

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

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону ( )

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

сечения кабеля

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.

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

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

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

График смещения фаз тока и напряжения

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

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.

Предлагаем ознакомиться:  Как установить межкомнатные двери своими руками? Способы крепления дверной коробки. Процесс крепления дверной коробки

P = Q / cosφ,

Как рассчитать сечение провода по нагрузке

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

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

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

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

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.

Как рассчитать сечение провода по нагрузке

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.

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

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

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

S = h * m,

  • S – площадь жилы в мм2;
  • R – радиус жилы в мм;
  • D – диаметр жилы в мм;
  • h, m – ширина и высота соответственно в мм;
  • π – число пи, равное 3,14.

S = N*D2/1,27,

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.

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

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов ( )

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

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

Сечение кабеля по мощности

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.

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

К примеру, для трёхфазной нагрузки в 15 кВ необходимо использовать медный провод (прокладка по воздуху). Как же рассчитать необходимое сечение кабеля по мощности? Сперва вычисляется токовая нагрузка, исходя из данной мощности. Для трёхфазного кабеля применяется 2 формула: I = P / √3 • 380 = 22.8 ≈ 23 А.

К сожалению, многие производители выпускают кабели с заниженным сечением по мощности, поэтому в этой статье рекомендуется взять кабель с большим запасом. Для рассмотренного случая рекомендованное сечение провода будет составлять приблизительно 4 мм2.

Необходимо помнить, что большинство пожаров происходят из-за использования некачественной электропроводки. Такую продукцию частенько выпускают многие малые предприятия, чтобы сэкономить на производстве. Из-за этого своё предпочтение лучше отдавать той продукции, которая произведена согласно нормативам ГОСТ крупными предприятиями.

Какой провод лучше использовать для проводки медный или алюминиевый?

1)    медь прочнее, мягче, в местах перегибов не ломается;

2)    медь меньше подвержена коррозии и окислению;

3)    медный провод выдерживает большую токовую нагрузку.

Главный недостаток медных проводов – это цена. В среднем их стоимость выше в 3-4 раза. Несмотря на это, медные провода являются более распространёнными и популярными.

Какие провода лучше всего использовать

На современном рынке представлена продукция, предназначенная для обустройства как скрытой, так и открытой электрической проводки внутри квартиры. При составлении расчетов сечения кабелей многие специалисты рекомендуют пользоваться медными проводами. Практика показывает, что по сравнению с алюминиевой продукцией, медь является более эффективным вариантом. На то есть ряд причин.

  1. Продукция имеет хороший запас прочности, характеризуется достаточно хорошей мягкостью. При возникновении мест перегиба конструкция не ломается, чего нельзя сказать об алюминиевых аналогах, требующих прямой прокладки без сильного перегиба.
  2. Медный материал меньше подвергается воздействию химических процессов — окислению и коррозии. При соединении алюминия внутри распределительной коробки со временем могут окислиться места скрутки. Соответственно, контакт может быть утерян.
  3. Используя калькулятор расчета сечения кабеля, мастера обращают внимание на показатели проводимости. У меди они более высокие. При наличии двух экземпляров с одинаковым сечением медная продукция сможет выдержать более высокий уровень токовой нагрузки, чем при использовании алюминия.
Предлагаем ознакомиться:  Отделка дома сайдингом под бревно

Единственный недостаток медного провода заключается в повышенной стоимости. Окончательная цена превышает алюминиевые аналоги в 3–4 раза. С другой стороны, отдав больше денег на прокладку электросети внутри дома, владелец получает на практике полноценную электрическую проводку, способную выдерживать сложные условия эксплуатации. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ), в зданиях необходимо прокладывать кабели и провода с медными жилами.

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.

Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

Удельное сопротивление

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников ( )

Сечение кабеля по мощности

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

R = 2*(ρ * L) / S,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 100,

  • 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
  • R – сопротивление проводника, Ом;
  • ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
  • S – сечение проводника, мм2;
  • Uпад – напряжение падения, В;
  • U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

Видео по теме

Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.

Сечение кабеля по мощности

На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.

Итак, мы постарались разобраться в теме, как выбрать сечение провода по токовой нагрузке. В принципе, и сам расчет, и сам выбор – дело несложное. Формулы известны, где найти таблицы, вы знаете, так что пробуйте сделать расчет самостоятельно.

Для обустройства новой электросети в своем доме необходимо предварительно рассчитать суммарную мощность электрооборудования, которое будет подключаться к розеткам. При совершении окончательного выбора важно определиться с уровнем сечения. Категорически запрещается использовать провода и кабели, сечение которого меньше требуемого.

На вводном участке соединение проводов разного сечения запрещается. Величина сечения постепенно уменьшается — чем ближе к розетке, тем меньшим оно будет. При выборе схемы, в которой одна розетка будет одновременно питать все приборы, установленные в одном помещении, диаметр проводки следует увеличить.

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.

Схема подключения сварочного аппарата

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Кабели с разным сечением2

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

I = 7000 / 220 = 31.8 А

Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Наклейка

Давайте рассмотрим один пример, который раскроет всю суть производимых расчетов. Итак, будем считать, что в доме используется трехфазная система подводки электроэнергии с суммарной мощностью 15 кВт. Будем для дома выбирать медный кабель, который планируется проложить по воздуху.

I=P/√3*380 – приблизительно получается 23 ампера.

Смотрим в таблицу и ищем походящее допустимое значение силы тока – это 27 ампер. Ему соответствует кабель сечением 2,5 мм². Но так как у нас используется многожильный кабель и трехфазное подключение, то табличную силу тока надо умножить на коэффициент 0,93. В конечном результате получается 25 ампер.

Но вот что советуют профессионалы. Никто не знает, что может выпустить научно-технический прогресс через пару тройку лет. Могут появиться новые бытовые приборы, которые вы захотите иметь в доме. Их установка увеличит силу тока в проводке, поэтому стоит выбирать сечение провода с небольшим запасом. Отсюда оптимальное решение – выбрать кабель сечением не 2,5, а 4 мм².