Предлагаем вашему вниманию интересное и познавательное видео, как правильно рассчитать сечение кабеля по мощности и длине:

Выбор проводов по сечению является главным элементом проекта электроснабжения любого масштаба, от комнаты, до больших сетей. От этого будет зависеть ток, который можно отбирать в нагрузку и мощность. Правильный выбор проводов также обеспечивает электро- и пожарную безопасность , и обеспечивает экономичный бюджет вашего проекта.

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. , как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Если покупаете провод и замеряете его диаметр, то не забудьте, что площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U =220 Вольт

K =0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:

I=P/(U*√3*cos φ)

U =380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S ;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I =4000 Вт/220 В =18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R =0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU =18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

8,37*100/220=3,8%

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Кабель, по которому электричество заходит в квартиру - очень ответственный участок электропроводки. Именно на этот кабель ложится нагрузка от всех электроприборов, работающих в помещении. От параметров вводного кабеля зависит, сколько приборов и какой мощности может обслужить проводка в помещении. Рассмотрим ключевой параметр - сечение кабеля и способ его выбора.

Диаметр сечения - показатель мощности кабеля

Физические законы говорят о том, что от диаметра сечения проводника зависит максимальная величина тока, который способен провести через себя этот проводник без нагревания. Если попытаться провести ток более, чем граничная цифра, - это приведет к нагреву проводника, и чем больше ток и длительность «сеанса», тем выше температура.

Для квартирного абонента сказанное интерпретируется следующим образом.

Диаметр сечения кабеля означает максимально допустимое количество киловатт (кВт), которые можно потреблять в квартире. То есть, какие и сколько электроприборов могут работать одновременно. Чем больше диаметр, тем больше приборов можно использовать одновременно безо всяких опасений за жизнь и здоровье. Теоретически можно «повесить» на кабель и большую мощность, чем позволяет его диаметр. Но в таком случае неизбежен нагрев токопроводящей жилы, повреждение изоляции, а за ним эффекты перегорания, возгорания… воспламенения.

Поэтому к выбору сечения вводного кабеля необходимо подходить со всей серьезностью: ведь от него зависит как безопасность, так и удобство эксплуатации домашних электроприборов.

Алгоритм расчета сечения

Есть отработанная схема для вычисления сечения вводного кабеля, которой пользуются при проектировании. Она основана на постулате о том, что диаметр сечения вводного кабеля выбирается в зависимости от предполагаемой мощности всех приборов, работающих в квартире.

Этап 1: Инвентаризация

На первом этапе составляется список электроприборов, которые присутствуют в квартире. Предполагается, какая техника будет приобретена в перспективе и список дополняется. Предположения, конечно, лучше делать с запасом на долгосрочное будущее в разумных пределах. Каждому из приборов ставится в соответствие приблизительная потребляемая мощность.

Можно воспользоваться таблицей, в которой ориентировочно показан список типичных домашних электроприборов и их приблизительные потребляемые мощности.

Этап 2: Простая арифметика

Далее подсчитывается суммарная мощность нашего списка. Прибавляется приблизительная мощность, необходимая для освещения- в зависимости от размеров квартиры, предполагаемой интенсивности освещения, предполагаемого типа осветительных приборов.

Полученная цифра представляет собой оценку потребляемой мощности в квартире для того случая, если включены все приборы одновременно. Однако такая ситуация очень маловероятна, и поэтому в электротехнике принято считать, что одновременно включается максимум 75% из имеющейся техники. И полученная суммарная мощность умножается на коэффициент 0,75, а результирующая цифра берется за основу для вычисления сечения входного кабеля.

Этап 3: Логика и физика

В настоящее время жилы электрических кабелей выполняются из меди и алюминия. Существуют формульные соотношения, связывающие максимально допустимый ток (и, соответственно, мощность) для медного кабеля с диаметром его сечения. Для стандартных сечений медного кабеля существуют рассчитанные цифры допустимого тока и максимально допустимой мощности для переменного напряжения 220 В и 380 В. Следующая таблица предоставляет эти цифры в «удобоприменяемом» виде.

Допустим, что расчетная мощность всех приборов составила 12 кВт, а с коэффициентом 0,75 - 9 кВт. Получается, что необходимо выбрать кабель, для которого максимально допустимая мощность составит не менее 9 кВт. Для напряжения 220 В необходимо сечение диаметром 6 мм - оно способно пропустить ток 46 А и мощность 10,1 кВт. Для меньшего сечения из таблицы - 4 мм - предельно допустимый ток составляет 38 А, а мощность - 8,3 кВт. Это меньше, чем необходимо, поэтому кабель такого сечения не подойдет и остановиться следует на 6-миллиметровом сечении.

Если же выбрать кабель большего сечения, чем необходимо, то это обеспечит хороший задел на будущее (например, появление новой мощной бытовой техники) и запас на износ. Однако слишком превышать расчетную мощность тоже не следует: это отразится на стоимости вводного кабеля, да и вводный кабель может оказаться мощнее внутренней электропроводки , что не является разумным и безопасным.

Что еще необходимо

На входном кабеле нужно поставить автомат, которому будет поручено отключать электроснабжение в случае приближения тока к максимально допустимой отметке. Номинал автомата выбирается немного меньше, чем максимально допустимый ток через входной кабель: таким путем обеспечивается дополнительная степень защиты. В данном примере следует ставить автомат на 40 А.

Итак, параметры вводного кабеля требуют внимательного выбора. Ошибки грозят, к примеру, ситуацией «бутылочного горлышка» - когда вся домашняя электропроводка достаточно мощна, зато входной кабель не способен обеспечивать нужную мощность. Диаметр сечения вводного кабеля выбирается с учетом суммарной мощности электроприборов, которые будут эксплуатироваться в помещении. Для того чтобы все нюансы были учтены и вводный кабель служил долгие годы без всевозможных ЧП, лучше доверить реконструкцию электропроводки профессиональным электрикам.

В таблице приведены данные мощности, тока и сечения кабелей и проводов , для расчетов и выбора кабеля и провода , кабельных материалов и электрооборудования.

В расчете применялись данные таблиц ПУЭ, формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки.

Ниже представлены таблицы для кабелей и проводов с медными и алюминивыми жилами проводов.

Пример расчета сечения кабеля

Задача: запитать ТЭН мощностью W=4,75 кВт медным проводом в кабель-канале.
Расчет тока: I = W/U. Напряжение нам известно: 220 вольт. Согласно формуле протекающий ток I = 4750/220 = 21,6 ампера.

Ориентируемся на медный провод, потому берем значение диаметра медной жилы из таблицы. В колонке 220В - медные жилы находим значение тока, превышающего 21,6 ампера, это строка со значением 27 ампера. Из этой же строки берем Сечение токопроводящей жилы, равное 2,5 квадрата.

Расчет необходимого сечения кабеля по марке кабеля, провода

Как подобрать кабель для подключения бытовых приборов самостоятельно, обеспечив безопасность проводки, и при этом не переплатив? Чем руководствоваться при выборе и как рассчитать сечение кабеля для группы потребителей? Об этом вы сможете узнать из данной статьи.

Сечение кабеля — это площадь поперечного сечения токоведущей жилы. В большинстве случаев срез жилы кабеля круглый, и площадь его сечения можно вычислить по формуле площади круга. Но, учитывая многообразие форм кабелей, для описания его главной физической характеристики применяется не линейный размер, а именно величина площади поперечного сечения. Данная характеристика во всех странах стандартизирована. В нашей стране она регулируется ПУЭ «Правила устройства электроустановок» .

Для чего необходимо подбирать сечение кабеля

Правильный подбор сечения кабеля — это, прежде всего, ваша безопасность. В случае если кабель не выдерживает токовую нагрузку, происходит его перегрев, оплавление изоляции, и, как результат, может возникнуть короткое замыкание и пожар.

Как же подобрать кабель нужного сечения, при этом избежав случаев, когда при одновременном включении нескольких приборов появляется запах плавящейся изоляции, и не переплачивать лишние деньги, используя провода с большим запасом?

Для электроснабжения жилых помещений применяются два основных вида кабелей: медные и алюминиевые. Медь более дорогой материал, по сравнению с алюминием. Но в современной проводке предпочтение отдается именно ей. Алюминий обладает более высоким внутренним сопротивлением и является хрупким металлом, который быстро окисляется. Медь — гибкий материал, менее склонный к окислению. В последнее время алюминиевые кабели применяются исключительно для восстановления проводки в постройках советских времен.

Для предварительного подбора необходимого сечения медного кабеля принято считать, что кабель сечением 1 мм 2 может пропустить через себя электрический ток до 10 А. Однако далее вы убедитесь, что такое соотношение годится исключительно для подбора сечения «на глаз», и справедливо для сечений не более 6 мм 2 (пользуясь предложенным соотношением, ток до 60 А). Электрического кабеля такого сечения вполне достаточно для ввода фазы в стандартную трехкомнатную квартиру.

Большинство электриков применяют кабели следующих сечений для подвода электричества к внутридомовым потребителям:

• 0,5 мм 2 — точечные светильники;
• 1,5 мм 2 — основное освещение;
• 2,5 мм 2 — розетки.

Однако это приемлемо для бытового потребления, при условии, что каждый электроприбор запитан от своей розетки, без использования двойников, тройников и удлинителей.

Более правильным будет при подборе кабеля воспользоваться специальными таблицами, которые позволяют подобрать сечение, исходя из известной мощности электроприбора (кВт), либо по токовой нагрузке (А). Токовая нагрузка в данном случае является более важной характеристикой, поскольку нагрузка в амперах всегда указывается на одну фазу, тогда как при однофазном потреблении (220 В) нагрузка в киловаттах будет указываться по одной фазе, а при трехфазном — суммарно по всем трем фазам.

При подборе сечения кабеля необходимо учитывать тип проводки: наружная или скрытая. Это связанно с тем, что при скрытой проводке теплоотдача провода уменьшается, в следствие чего происходит более интенсивный нагрев кабеля. Потому для скрытой проводки применяются кабели с площадью поперечного сечения примерно на 30% больше, чем при открытой.

Таблица для выбора площади сечения жилы медного кабеля при открытой и скрытой проводке:

Таблица для выбора площади сечения жилы алюминиевого кабеля при открытой и скрытой проводке:

S — площадь поперечного сечения кабеля (мм 2), — суммарная мощность электрооборудования (кВт).

Также необходимо производить корректировку при подборе сечения кабеля, учитывая его длину. Для этого, подобрав сечение кабеля из таблицы по силе тока, рассчитаем его сопротивление с учетом длины по формуле:

R = p ⋅ L / S

• R — сопротивление провода, Ом;
• p — удельное сопротивление материала, Ом⋅мм 2 /м (для меди — 0,0175, для алюминия — 0,0281);
• L — длина кабеля, м;
• S — площадь поперечного сечения кабеля, мм 2 .

По данной формуле можно получить сопротивление одной жилы кабеля. Поскольку ток приходит по одной жиле, а возвращается по другой, чтобы получить величину сопротивления кабеля необходимо сопротивление его жилы умножить на два:

dU = I ⋅ R общ

• dU — потери напряжения, Вт;
• I — сила тока, А;
• R общ — рассчитанное сопротивление кабеля, Ом.

Если подбор сечения кабеля проводился по суммарной мощности оборудования и сила тока не известна, можно ее вычислить по формуле:

I = P / U ⋅ cos φ — для однофазной сети 220 В

I = P / 1,732 ⋅ U ⋅ cos φ — для трехфазной сети 380 В

• Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт);
• U — напряжение (В);
• cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3

Если полученное значение не превышает 5%, то сечение кабеля с учетом его длины подобрано верно. Если же превышает, необходимо подобрать по таблице кабель большего сечения (следующий по ряду) и снова произвести расчет.

Данные таблицы применимы для кабелей в резиновой и пластмассовой изоляции, подобранный согласно им кабель по сечению будет эффективно работать, если он произведен согласно ГОСТу.

Подбор кабеля для группы потребителей

Для подбора сечения кабеля для группы потребителей (к примеру, вводного кабеля в квартиру) можно воспользоваться формулой для определения допустимой токовой нагрузки. Рассчитаем токовую нагрузку для сети 220 В, которая зачастую применяется в бытовом электроснабжении:

I = P ⋅ K / U ⋅ cos φ

• Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт), U — напряжение (В), К — коэффициент учета одновременного включения приборов (принимается равным 0,75);
• cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3 (для мощных электрических приборов).

Рассчитав допустимую токовую нагрузку для группы потребителей, можно, используя приведенные выше таблицы, подобрать кабель необходимого сечения. Если предполагается длительное одновременное включение всех возможных потребителей (например, электрическое отопление), расчет допустимой токовой нагрузки необходимо производить без учета коэффициента К.

Пример подбора кабеля для бытового бойлера

Исходя из всего вышесказанного, попробуем рассчитать и подобрать медный кабель необходимого сечения для однофазного электрического бойлера, с нагревательным элементом мощностью 2,0 кВт при условии, что прокладка кабеля к нему будет осуществлена в коробе. Длина кабеля будет составлять 10 метров.

Из таблицы видно, что близкое по мощности является значение 3,0 кВт, которому соответствует величина поперечного сечения кабеля 1 мм 2 . Проведем расчет с учетом длины кабеля:

• Вычислим силу тока: I = 2000 Вт / 220 В ⋅ 1 = 9,09 А.
• Рассчитаем сопротивление жилы кабеля: R = 0,0175 Ом⋅мм 2 /м ⋅ 10 м / 1 мм 2 = 0,175 Ом .
• Общее сопротивление кабеля: R общ = 2 ⋅ R = 0,35 Ом .
• Рассчитываем потери напряжения: dU = 9,09 А ⋅ 0,35 Ом = 3,18 В .
• Рассчитываем потери в процентном соотношении: (3,18 В / 220 В) ⋅ 100% = 1,45% (не превышает 5%).

Кабель сечением 1 мм 2 подходит для подключения указанного в примере электробойлера.

Часто производители в инструкции к оборудованию указывают необходимую площадь сечения кабеля для своего оборудования. В случае если имеется такое указание, необходимо ему следовать.