Расчет проводки по нагрузке

В современном технологическом мире электричество практически стало на один уровень по значимости с водой и воздухом. Применяется оно в практически любой сфере человеческой деятельности. Появилось такое понятие, как электричество еще в далеком 1600 году, до этого мы знали об электричестве не больше древних греков. Но со временем оно начало более широко распространяться, и только в 1920 году оно начало вытеснять керосиновые лампы с освещения улиц. С тех пор электрический ток начал стремительно распространяться, и сейчас он есть даже в самой глухой деревушке как минимум освещая дом и для коммуникаций по телефону.

Само электричество представляет из себя поток направленных зарядов, движущихся по проводнику. Проводником является вещество способное пропускать через себя эти сами электрические заряды, но у каждого проводника есть сопротивление (кроме так называемых сверхпроводников, сопротивление у сверхпроводников равняется нулю, такое состояние достижимо за счет понижения температуры до -273,4 градуса по Цельсию).

Как разобраться в сечениях медных и алюминиевых кабелей, для прокладки проводки?

Данная статья предназначена научить вас как рассчитать сечение провода. Это как чем больше воды вы хотите подать, тем большего диаметра труба вам нужна. Так и здесь, чем больше потребление электрического тока, тем больше должно быть сечение кабелей и проводов. Вкратце опишу что это такое: если вы перекусите кабель или провод, и посмотреть на него с торца, то вы как раз и увидите его сечение, то есть толщину провода, которая определяет мощность которую данный провод способен пропустить, разогреваясь до допустимой температуры.

Для того чтобы правильно подобрать сечение силового провода нам нужно учитывать максимальную величину потребляемой нагрузки тока. Определить значения токов можно, зная паспортную мощность потребителя, определяется по такой формуле: I=P/220, где P — это мощность потребителя тока, а 220 — это количество вольт в вашей розетке. Соответственно если розетка на 110 или 380 вольт, то подставляем данное значение.

Важно знать, что расчет значения для однофазных, и трехфазных сетей различается. Для того чтобы узнать на сколько фаз сеть вам нужно, требуется подсчитать общую сумму потребления тока в вашем жилище. Приведем пример среднестатистического набора техники, которая может быть у вас дома.

Простой пример расчета сечения кабеля по потребляемому току, сейчас мы вычислим сумму мощностей подключаемых электроприборов. Основными потребителями в среднестатистической квартире являются такие приборы:

• Телевизор — 160 Вт
• Холодильник — 300 Вт
• Освещение — 500 Вт
• Персональный компьютер — 550 Вт
• Пылесос — 600 Вт
• СВЧ-печь — 700 Вт
• Электрочайник — 1150 Вт
• Утюг — 1750 Вт
• Бойлер (водонагреватель) — 1950 Вт
• Стиральная машина — 2650 Вт
• Всего 10310 Вт = 10,3 кВт.

Когда мы узнали общее потребление электричества, мы можем по формуле рассчитать сечение провода, для нормального функционирования проводки. Важно помнить что для однофазных и трехфазных сетей формулы будут разные.

Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)

Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:

I = (P × K и ) / (U × cos(φ) )

где:

• I — сила тока;

• P — мощность всех потребителей энергии в сумме
• K и — коэффициент одновременности, как правило, для расчетов принимается общепринятое значение 0,75
• U — фазное напряжение, которое составляет 220V но может колебаться в пределах от 210V до 240V.
• cos(φ) — для бытовых однофазных приборов эта величина сталая, и равняется 1.

Если есть необходимость рассчитать ток быстрее, то можно опустить значение cos(φ) и значение K и . Результат в таком случае отличается в меньшую сторону на 15%, если мы применим формулу:

I = P / U

Когда мы нашли мощность потребления тока по формуле, можно начать выбирать кабель, который подходит нам по мощности. Вернее, его площади сечения. Ниже приведена специальная таблица в которой предоставлены данные, где сопоставляется величина тока, сечение кабеля и потребляемая мощность.

Данные могут различаться для проводов изготовленных из разных металлов. Сегодня для применения в жилых помещениях, как правило, используется медный, жесткий кабель. Алюминиевый кабель практически не применяется. Но все же во многих старых домах, алюминиевый кабель все еще присутствует.

Таблица расчетной мощности кабеля по току. Выбор сечения медного кабеля, производится по следующим параметрам:

Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:

Если значение мощности получилось среднее между двумя показателями, то необходимо выбрать значение сечения провода в большую сторону. Так как запас мощности должен присутствовать.

Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)

А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.

Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где:

• I — сила тока, по которой выбирается площадь сечения кабеля
• U — фазовое напряжение, 220V
• Cos φ — угол сдвига фаз
• P — показывает общее потребление всех электроприборов

Cos φ — в приведенной формуле крайне важен, так как самолично влияет на силу тока. Он различается для разного оборудования, с этим параметром чаще всего можно ознакомиться в технической документации, или соответствующей маркировкой на корпусе.

Общая мощность находится очень просто, мы суммируем значение всех показателей мощности, и используем получившееся число в расчетах.

Отличительной особенностью в трехфазной сети, является то, что более тонкий провод способен выдержать большую нагрузку. Подбирается необходимое нам сечение провода, по нижеприведенной таблице.

Расчет сечения провода по потребляемому току применяемый в трехфазной сети, используется с применением такой величины как √3. Это значение нужно для упрощения внешнего вида самой формулы:

U линейное = √3 × U фазное

Данным образом при возникновении необходимости заменяется произведение корня и фазного напряжения на линейное напряжение. Эта величина равняется 380V (U линейное = 380V).

Понятие длительного тока

Также один не менее важный момент при выборе кабеля для трехфазной и однофазной сети состоит в том, что необходимо учитывать такое понятие, которое звучит как допустимый длительный ток. Этот параметр показывает нам силу тока в кабеле, которую может выдержать провод в течение неограниченного количества времени. Определить эго можно в специальной таблице. Также для алюминиевых и медных проводников они существенно различаются.

В случае когда данный параметр превышает допустимые значения, начинается перегрев проводника. Температура нагрева является обратно пропорциональной силе тока.

Температура на некоторых участках может увеличиваться не только из-за неверно подобранного сечения провода, а и при плохом контакте. К примеру, в месте скрутки проводов. Такое довольно часто происходит в месте контакта медных кабелей и алюминиевых. В связи с этим поверхность металлов подвергается окислению, покрываясь оксидной пленкой, что весьма сильно ухудшает контакт. В таком месте кабель будет нагреваться выше допустимой температуры.

Когда мы провели все расчеты, и сверились с данными из таблиц, можно смело идти в специализированный магазин и покупать необходимые Вам кабели для прокладки сети у себя дома или на даче. Главное ваше преимущество перед, например, вашим соседом будет в том что вы полностью разобрались в данном вопросе с помощью нашей статьи, и сэкономите кучу денег, не переплачивая за то, что вам хотел продать магазин. Да и знать о том, как рассчитать сечение тока для медных или алюминиевых проводов никогда не будет лишним, и мы уверены что знания полученные у нас, неоднократно пригодятся на вашем жизненном пути.

elektro.guru

Готовим исходные данные

Для расчета нам нужно знать:

• где и какие приборы будем устанавливать;
• потребляемую мощность, с учетом запаса на появление новой техники;
• тип проводки, открытая или закрытая.

С этим вопросом лучше всего справится, конечно, хозяин, а не проектировщик. Последний часто даже не тратит времени на натурные замеры или изучение чертежей дома.

Они делают всего лишь три шага:

1. умножают площадь квартиры на два и получившуюся цифру берут за метраж;
2. для обычных комнат принимают сечение провода 2,5 или 3 мм2, чего хватает с запасом для большинства случаев;
3. для мощных потребителей (электроплиты) планируют сечение в 6 мм.

Все, для них расчет количества провода для электропроводки окончен. Примерно поэтому же принципу работают и многочисленные онлайн калькуляторы, которые легко найти в интернете. Но готовя расчет для себя, мы можем сделать его более точно, поэтому не надо жалеть времени, а просчитаем все досконально.

Какой будет ввод: одна или три фазы

Вопрос не ставится, если подключение к жилью уже произведено. Но чаще проводку делают до подключения коммуникаций. Если речь идет о городской квартире то здесь ясно — три фазы не имеют смысла. Для коттеджа такой вариант нужно продумать.

Он выгоден лишь в двух случаях:

• если будет подключено мощное оборудование — электрокотел, теплые полы;
• если Вы планируете, например, в гараже использовать станки или инструмент с асинхронными двигателями, которые заведомо лучше работают от трех фаз, чем от одной с подключением через конденсатор.

В прочих случаях три фазы излишни. К тому счетчики, автоматы и УЗО (устройство защитного отключения) которые нужно ставить на вводе заведомо дороже и больше для трех, чем для одной фазы.

Определяемся,  как будем делать разводку

Возможны несколько вариантов:

• Все устройства будут подключены через один автомат — для более мощных потребителей просто предусмотрим большее сечение провода. Не самый оптимальный выбор, установленное защитное устройство, рассчитанное на большие токи, может не сработать при замыкании, например в настольной лампе.
• Для наиболее мощных потребителей предусматриваем отдельную защиту и проводку, второй кабель предназначается   для прочего оборудования дома. К розеткам и освещению идет одна разветвляющаяся линия. Этот способ применяется чаще всего.
• Прокладываем отдельные линии на мощные устройства, освещение и розетки. Увеличивает длину проводки, зато упрощает обслуживание и выявление неисправностей.

Тип проводки

Есть два типа проводки, открытая и скрытая:

• Открытая — для квартир применяется редко так как портит интерьер. Но ее разновидности, когда провод все прикрывается плинтусом или пластиковых коробах. Такой метод увеличивает расход провода, но зато упрощает монтаж и ремонт.
• Скрытая — провода укладываются в материале стен в специально сделанных каналах (штробах). Для удобства прокладки и ремонта используют специальные лотки или трубы. Там где это возможно проводят линию под листовой облицовкой стен или прячут под натяжным или подвесным потолком.

Кстати, расчет электропроводки в деревянном доме,  хотя часть ее и будет возможно открыта, тоже делается по этой методике. Правила безопасности требуют, чтобы по сгораемым конструкциям все провода шли в трубе.

Чертим схему разводки

Дальше нам необходимо определить, где будут находиться розетки, выключатели, светильники, распределительные коробки. Можно нарисовать на бумаге, но более выгоден другой путь — размечаем сразу на стенках.

Для разметки выбираем или карандаш или стираемый маркер, чтобы можно было исправить ошибки.

Таким образом, мы добиваемся следующих преимуществ:

1. Мы сразу наглядно видим, что у нас будет и где стоять, если надо можем легко корректировать.
2. Получаем готовую разметку выполнения работ и нарезки штроб.
3. Нет необходимости чертить такой чертеж как на фото ниже, с привязками, можно просто нарисовать произвольную электрическую схему отметив расстояние между узлами.

Кроме того, что мы замерим длину проводов, мы можем сразу замерить и необходимый метраж труб для прокладки в стенах или коробов для наружной проводки. Одновременно можно просчитать и сколько, какого крепежа нам понадобится.

Но этот метраж не учитывает соединения внутри элементов проводки. Поэтому, делая расчет электропроводки в частном доме,  набрасываем по 20 см на каждую розетку, выключатель и распределительную коробку. Кроме того прибавляем процентов 10% общего запаса.

Что нужно учитывать, размечая расположение элементов проводки

При разметке учитываем следующее, любая инструкция  по проектированию учитывает это:

1. Провода пускаем или горизонтально или вертикально, но не под углом или закруглением (потом будет легче искать, где он проходит, чтобы случайно не повредить, забивая гвоздь).
2. Все разветвления делаются только в распределительных коробках.
3. Отступаем от углов, и проемов на 10-15 см, от отопительных приборов на 50 см.
4. Проводка должна быть на 15 см ниже потолка.
5. Розетки поднимаем выше уровня пола минимум на 0,3 метра (чтобы избежать попадания воды при заливе квартиры).

Выполнив эту работу самую трудоемкую при расчете, мы уже знаем, сколько провода нам надо, но пока еще не знаем какого. Нам нужные еще данные о потребителях тока, которые будут подключены в нашу проводку.

Определяем потребителей и нагрузки

Для этого этапа мы можем взять уже готовую, только что вычерченную нами схему. Проходимся по комнатам и смотрим, что и где у нас будет подключено.

Причем с учетом на перспективу, может быть сейчас у нас на кухне только мультиварка и микроволновка, а мы собираемся поставить, когда разбогатеем еще посудомоечную машину, кофе-автомат и большой телевизор. Также отмечаем мощности светильников.

Если затрудняетесь определить мощность эта табличка Вам в помощь:

Определив, сколько и чего у нас будет подключено можно двигаться дальше.

Вычисления

Мы собрали все необходимые данные, даже можно сказать, сделали начальные расчеты, так как уже знаем общий метраж провода необходимого нам. Осталось вычислить его сечение.

Делим проводку на участки

Но не будем считать каждый участок в отдельности, то есть от каждого разветвления к прибору по следующим причинам:

1. Это сильно усложнит расчет.
2. Закупать небольшие метражи проводов менее выгодно, чем одно два наименования в больших количествах.
3. Нужно учитывать, что со временем нагрузка, подключенная к данной розетке, может измениться, запас по мощности не помешает.

Поэтому подойдем одним из следующих методов:

1. Если у нас не разделения проводов от точки ввода (например, на осветительные приборы и розетки, электроплиты) то будем считать по максимальной мощности. В крайнем случае, просчитаем сечение проводки до мощных потребителей и после них. Надежно, но все же может быть, что цена материала окажется чрезмерно большой, чем при выборе другого варианта.
2. Если от ввода на освещение, розетки и  плиты разные линии то сечение проводов для них считаем отдельно.
3. Считаем сечение провода до разветвлений (проходящих через распределительные коробки)  по максимуму или разбив на два три участка различно удаленных от ввода. Подвод к осветительным приборам и розеткам по максимальной мощности приборов, которые к ним могут быть подключены. Например, пылесос постоянно перемещается по квартире, возможен вариант, когда микроволновка будет перенесена в другую комнату.

Расчет сечения провода

Мы знаем мощность приборов, но нам нужно высчитать ток, проходящий по проводам. Для переменного тока формула выводится из формулы для расчета мощности: P=U×I×cos⁡φ

Где:

• P — мощность (эти данные мы уже подготовили);
• U — напряжение (220 вольт);
• соs  — коэффициент мощности (косинус фи), о нем немного ниже.

Следовательно, ток по нагрузке (мощности) считаем о формуле: I = P/(U×cosφ).

Все понятно кроме косинуса фи. Его значение для большинства современных бытовых приборов равно 1, поэтому многие рекомендуют им пренебрегать.

Однако для некоторых потребителей, в частности, имеющих мощный электродвигатель (например, у холодильника, разнообразных станков в домашней мастерской), он может быть даже 0,5-0,6. Так как стоит он в делителе дроби, то ток увеличивается, поэтому его  нужно брать все же в расчет. Узнать значение можно из паспорта прибора.

Вычислив токи для различных участков сети, можно подбирать провода. Для этого воспользуемся предлагаемой ниже таблицей. Можно также применить онлайн калькуляторы, найти данные, как рассчитать сечение электропроводки в справочниках и интернете.

Сделаем необходимые пояснения:

1. Делать расчет электропроводки по мощности прибора можно в том случае если косинус фи равен единице. Если это не так, то высчитываем по приведенной выше формуле проходящий по проводнику ток и выбираем сечение по его значению.
2. Прочерк обозначает, что проводники данного сечения либо не выпускаются, либо их применение в данном случае запрещено правилами безопасной эксплуатации электроустановок.
3. Допустимый ток различен для открытой и скрытой проводки. При протекании тока провод нагревается для открытой проводки охлаждение лучше, провод в трубе нагревается сильнее и чтобы исключить его перегрев, который приведет к повреждению или возгоранию окружающих конструкций сечение берем больше.
4. Для участка от ввода до первого разветвления можно максимальный ток можно брать ниже, умножив на коэффициент одновременности (не все приборы работают одновременно) для бытовой проводники его можно взять 0,8-0,85.

Нужен ли запас мощности

Если квартира оборудована всем необходимым, то делая расчет проводки, можно его не применять. Так как в таблицах для выбора сечения он уже чаще всего заложен.

К тому же в будущем, потребляемая мощность бытовых приборов вряд ли будет расти, тенденция наоборот ведет к тому, что новые разработки снижают энергопотребление. Но при необходимости его можно принять, как правило, не более 10%.

Заземляющий провод

Обычно закупают трёхжильные кабели для однофазной сети, и четырехжильные — для трехфазной. В них заземляющий проводник уже есть (нужно просто правильно его подключить). Если же планируется покупка не таких кабелей, то сечение заземляющей жилы берем согласно правилам не менее половины от сечения силовых проводников.

Устройства защиты

Вычисления не заканчивается тем, что мы смогли рассчитать сечение электропроводки и длину кабелей. Необходимо еще и узнать токи срабатывания защитных устройств, которые монтируются на вводе. Чтобы снова не пересчитывать мощности принимаем их на 10-15% больше максимального тока протекающего по проводнику, подключенному сразу за вводом (устройством учета), если брали запас, то учитываем и его.

Провод ввода

• Хотя это и не касается непосредственно расчета электропроводки, но все-таки выполните и этот шаг. Сверьте сечение (или сумму сечений, если у Вас несколько линий) проводов после ввода с сечением входного проводника.
• Ввод должен либо выполняться проводом большего сечения либо быть равным. Если получается обратное, то вам нужно уменьшить свои аппетиты (мощность установленных в доме приборов), либо обратится в компанию поставщик электроэнергии.
• Может произойти ситуация когда правильно рассчитанная внутренняя проводка выдержит но сгорит ввод. Поэтому нужно увеличить его диаметр и допустимый ток. Выполнить это может служба обслуживающая внешние сети.

Обычно это процедура платная и одновременно требуется перезаключать договор в связи с увеличением лимита отпускаемой энергии.

Надеюсь, наша статья полностью раскрыла для вас тему: расчет электропроводки в доме. Даже если вы не будете проводить эту работу самостоятельно, знание принципов поможет сэкономить при заказе материалов или услуг. Пусть дом будет всегда освещен, удобен и безопасен.

elektrik-a.su

Что в начале главное?

Практически все условия, которые мы имеем дома, все они напрямую зависят от электрификации. Ток — это величина, имеющая собственную мощность, силу и напряжение.

1. Начало расчетов необходимо проводить из анализа предложенных величин, так как они непосредственно влияют на ряд факторов. С этой целью, опытные специалисты пользуются такой формулой: , где Р — это мощность электрики, которая измеряется в ваттах; I — сила тока в амперах; U — это напряжение, измеряется в вольтах.
2. Обращаем внимание на сечение кабеля, точнее каким оно должно быть. Эта величина обязательно связывается с силой тока. Если вы приобретете проводник с сечением 0, 5 кв. мм, и пропустите ток с силой порядка 17 Ампер, проводка перегорит, не успев отработать должный срок эксплуатации. Таким образом, для оптимальной работы электричества выбирают проводник из алюминия с сечением 1 кв. мм.
3. Мощность проводки взаимосвязана с ее сечением. Обратите внимание на таблицу ниже, она поможет подобрать правильный кабель для определенного типа электрической сети.

Рассчитываем проводку для придомовой территории

По периметру всего участка вокруг дома обязательно устанавливается освещение, однако прежде чем его провести аналогично проводят расчет электропроводки.

В этой ситуации следует отталкиваться от того, каким образом проведено электричество, затем требуется вычислить какой будет продолжение электрической линии на придомовой территории. В нашем примере рассматривается однофазная сеть, значит необходимо реализовать двухжильное соединение с питающей подстанцией.

Важно! Перед всеми расчетами удостоверьтесь в том, что линия энергии, которая подходит к вашему дому от трансформатора не превышает 20-25 метров.

Если неподалеку от вашего дома находится проезжая часть и кабель тянется над ней, необходимо соблюдать 6-ти метровую высоту. Обычно мощность электричества для домашних сетей составляет 220 Вольт, но случается так, что до щитка доходит всего лишь 160 Вольт. В подобной ситуации необходима установка стабилизаторов и автоматических выключателей. Количество этих приборов должно быть рассчитано на каждый отдельный участок.

Электропроводка для дома на основе потребителей

Расчет электропроводки в доме осуществляется самым обычным путем, и при этом учитываются все приспособления, которые в определенное время будут подключаться к сети.

Важно! Запас мощности при монтаже электропроводки в домашних условиях обязателен.

Для внутреннего обустройства жилого дома, опытные специалисты рекомендуют использовать электропроводку трехжильного типа. Внутренность проводников должна быть медная или алюминиевая, и все они должны быть заключены в несколько слоев изоляции. Почему именно такие провода:

• данный материал устойчив к воспламенению;
• оптимален для использования и создания мощных электрических сетей;
• отсутствует свойство нагрева;
• такие проводники могут служить десятилетиями, превышая свой установленный срок эксплуатации.

Учитывайте то что, рассчитывая электрику по мощности и другим показателям, вам придется разделить ее на три ветки: систему освещения, систему розеток и мощных потребителей, которые требуют установки контура заземления.

Идеальным решением для создания систем освещения, является установка распределительных коробок, служащих для коммутации токоведущих жил.

prokommunikacii.ru

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,

Где:

• 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.

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,

Где:

• 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.

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

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 = P_р / cosφ,

Где P_р – реактивная мощность в Вт.

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

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 Вт 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 мм².

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*R² = π*D²/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

Где:

• 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.

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

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.

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.

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 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.

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

• выбор мощности всех потребителей;
• расчет токов, проходящих по проводнику;
• выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/U_л,

Где:

• I — cила тока, принимается в амперах;
• P — мощность в ваттах;
• U_л — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

1. U_л = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
2. U_л = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

1. U_л = 220 В для однофазного напряжения.
2. U_л = 380 В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

Где:

• I – суммарная сила тока в амперах;
• I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
• K – коэффициент одновременности;
• J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой статье.

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

• 0,68 если 5-6 жил;
• 0,63 если 7-9 жил;
• 0,6 если 10-12 жил.

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.

Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).

Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):

Расчет и выбор медных жил до 6 мм² или алюминиевых до 10 мм² ведется как для длительного тока.

В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Т_пв

где T_пв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для разводки электричества в деревянном доме особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

• трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
• трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
• бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

U_л = 220 * √3 = 380 В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

P_тех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

P_обор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

I_тех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

I_обор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

I_тех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

I_ф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

I_ф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм².

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм². Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть тут.

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%.

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S,

U_пад = I * R,

U_% = (U_пад / U_лин) * 100,

Где:

• 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;
• U_пад – напряжение падения, В;
• U_% — падение напряжения по отношению к U_лин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

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.

Решение:

Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:

I = 7000 / 220 = 31.8 А

Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:

U_пад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:

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

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

Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения проводника по формулам:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

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

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

Если остались какие-либо вопросы по методике расчета сечения кабеля или есть желание поделиться личным опытом, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для отзывов расположен ниже.

sovet-ingenera.com

Другие статьи по теме:

Как провести проводку в доме своими руками Как подключить провода в распределительной коробке Разводка проводов Основные и дополнительные средства защиты Соединение электропроводов в распределительной коробке Прибор для обнаружения скрытой электропроводки