Расчет сечения кабеля по мощности, материалу проводника и длине кабеля
Проектируя монтаж электропроводки часто и обоснованно возникает вопрос, какое сечение кабеля нужно использовать для подключения потребителя? Обычно для монтажа электропроводки используют кабель ВВГ либо провода ПВС или ШВВП. Но по сути тип кабеля не имеет принципиального значения, важнее всего определить какую максимальную мощность потребления будет поддерживать построенная сеть.
Правильно сделать расчет сечения кабеля очень важно по двум причинам. Первая – безопасность, при заниженном сечения кабель перегревается, что может привести даже к возгоранию, вторая – экономия, исключение лишних затрат при выборе слишком большого сечения без надобности.
Кажется, что подобный расчет, эта задача сложная и решение ее под силу только «профи», хотим Вас заверить нет! Все просто, если придерживаться методики расчета, которую ниже мы приведем.
В начале проводится расчет суммарного потребления в доме, квартире, помещении. Все электроприборы потребляют определенное количество электричества (эквивалент мощности), измеряемого в Ваттах.
Ниже в таблице доступно представлены основные бытовые приборы и их средняя потребляемая мощность.
Теперь дело за малым, просуммировать величину потребления всех приборов на объекте и получить общее потребление для сечения основного подающего кабеля:
Коэффициент 0.8 учитывает, что обычно не более 80% приборов одновременно будут включаться на длительное время. Но при расчете максимальных нагрузок конечно лучше брать все 100% мощности.
Далее следует понимать, что кабель определенного сечения может «прокачать» только ту мощность, на которую он рассчитан. В противном случае кабель будет греться и беда, как говорится, не заставит себя ждать. Чтобы такого не случилось, сечение кабеля выбирают из таблицы в соответствии с подключаемой мощностью потребителей.
Значения сечений кабеля приведены в таблице:
Сечение жилы, кв.мм. | Медные провода | Алюминиевые провода | ||||||
Напряжение, 220В | Напряжение, 380В | Напряжение, 220В | Напряжение, 380В | |||||
ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | |
1.5 | 19 | 4.1 | 16 | 10.5 | — | — | — | — |
2.5 | 27 | 5.9 | 25 | 16.5 | 20 | 4.4 | 19 | 12.5 |
4 | 38 | 8.3 | 30 | 19.8 | 28 | 6.1 | 23 | 15.1 |
6 | 46 | 10.1 | 40 | 26.4 | 36 | 7.9 | 30 | 19.8 |
10 | 70 | 15.4 | 50 | 33.0 | 50 | 11.0 | 39 | 25.7 |
16 | 85 | 18.7 | 75 | 49.5 | 60 | 13.2 | 55 | 36.3 |
25 | 115 | 25.3 | 90 | 59.4 | 85 | 18.7 | 70 | 46.2 |
35 | 135 | 29.7 | 115 | 75.9 | 100 | 22.0 | 85 | 56.1 |
50 | 175 | 38.5 | 145 | 95.7 | 135 | 29.7 | 110 | 72.6 |
70 | 215 | 47.3 | 180 | 118.8 | 165 | 36.3 | 140 | 92.4 |
95 | 260 | 57.2 | 220 | 145.2 | 200 | 44.0 | 170 | 112.2 |
120 | 300 | 66.0 | 260 | 171.6 | 230 | 50.6 | 200 | 132.0 |
Для простоты понимания вопроса приведем пример расчета сечения кабеля ввода в дачный домик.
Все электроприборы потянут на себя потребление порядка 11,6 кВт. Учитывая коэффициент 0,8 – получаем суммарную действительную нагрузку по дому — 9,28кВт. Ближайшее значение из таблицы — 10,1кВт, что соответствует сечению 6 мм 2 медного кабеля и 10 мм 2 алюминиевого.
Как видно, приближенное вычисление сечения основного кабеля нагрузки по общей мощности вычисляется довольно просто.
Аналогичным, но более точным и глубоким для понимания является метод вычисления расчетного сечения по токовой нагрузке. Определив общую мощность потребления переходим к вычислению силы тока потребителей по нижеприведенной формуле:
Для сети 220В: I = P / U * cosφ , для трехфазной сети 380В: I = P / U * cosφ * 1.73
где, Р – наша мощность потребления
cosφ – коэффициент мощности. Точное значение коэффициента, это предмет отдельного детального рассмотрения, но в современных реалиях, в подавляющем количестве случаев, за основу можно смело брать 0.95. Подставив все значения и рассчитав силу тока потребления, снова обращаемся к таблице, и определяем соответствующее сечение, заодно перепроверив предыдущие расчеты по мощности.
Этот алгоритм более точное и надежное решением при выборе сечения кабеля. Полученное значение нужно снова светить с данными из таблицы:
На внутренней разводке электропроводки после основного несущего кабеля конечно можно и нужно сэкономить. Расчет по отдельным потребительским (розеточным) группам не отличается от общего, с той лишь разницей, что потребительская мощность на отдельную группу скорее всего будет значительно ниже, а значит и необходимое сечение кабеля тоже будет меньше. Главное, чтоб сумма отдельных потребительских мощностей не превышала расчетную общую мощность для основного подающего кабеля.
В отдельных случаях надо рассчитать сечения кабеля по длине.
Важность этого вопроса объясняется тем, что с увеличением расстояния в кабеле будут нарастать неизбежные потери, связанные с сопротивлением материала токопроводящей жилы. И на больших расстояниях потери настолько значительные, что стандартный расчет соотношения сечения кабеля к токовым нагрузкам уже не подходит.
Правило выбора сечения в этом случае дополняется условием – если потери превышают 5%, то следует увеличить сечение кабеля.
Метод расчета частично использует формулы, приведенные выше.
Используем уже рассчитанные — суммарную мощность всех потребителей и токовую нагрузку в Амперах. После чего рассчитываем сопротивление электропроводки по формуле:
R = (p * L) / S
где, p – удельное сопротивление проводника, берется из соответствующей таблицы:
После чего рассчитываем потери напряжения:
Fпотерь = ( Uпотерь / Uном ) * 100%
Полученное значение анализируется, если оно меньше 5% — сечение выбрано правильно. Иначе берем кабель на размер больше.
Расчет сечения кабеля по длине в обязательном порядке проводится при подключении потребителей на большом расстоянии. Иначе можно подключить кабель, а на выходе из-за высоких потерь оборудование просто может не запуститься, по причине низкого уровня напряжения.
Пока мы описывали все нюансы расчетов определения сечения кабеля по мощности, токовой нагрузке, материалу проводника и длине, пришло осознание, что хоть расчет и не очень сложен, но в процессе нужно просмотреть и перепроверить много таблиц для получения правильного результата. И что было бы удобно иметь под рукой быстрый инструмент подобных расчетов. Поэтому мы решили разработать специальный калькулятор расчета сечения кабеля, который принимает и учитывает в расчетах все вышеперечисленные нюансы. Теперь есть выбор, просчитать с помощью калькулятора либо чуть медленнее самостоятельно. В любом случае вы точно знаете как это работает.
Таблицы выбора сечения кабеля по мощности
Сечение или площадь поперечного разреза является одним из наиболее важных факторов при выборе проводов. От этого зависит максимальный безопасно пропускаемый ток.
Как правильно произвести расчет для однофазной сети?
На сегодня расчет толщины кабеля возможно за классической математической формулой S = π (d/2)2, где d — диаметр сечения. Зная значение π несложно вывести более простой вариант:
S = 3,14 × d²/4= 0,785d2 ≈ 0,8d2.
С помощью штангенциркуля можно легко измерить диаметр сечения. Замерив его, легко посчитать и площадь разреза.
По статистике 90% случаев в бытовых условиях используется медный провод, Так как в сравнении с алюминиевым он имеет ряд технических преимуществ:
• удобный и простой в монтаже;
• Выдерживает 40-50 изгибов, в то время, как алюминий — 10-12;
• Не так быстро окисляется;
• Больше срок службы;
• Лучше технические характеристики.
Для того чтобы пропустить электричество с одинаковыми параметрами, нужен алюминиевый проводник большей толщины, чем медный. Это дает свои преимущества при наружной прокладке — чем тоньше кабель, тем он менее заметный на общем фоне.
Единственным недостатком меди является ее цена, она в 3-4 раза выше чем алюминиевый.
Что ещё нужно учитывать для правильного выбора кабеля?
1. Толщина должна быть достаточной для прохождения предполагаемого электричества, при этом не должно быть нагревания выше 60°C. Это наиболее важный фактор, ведь нагревание жил за предельно допустимую температуру может спровоцировать возгорание или аварию в электросети;
2. Толщина должна быть достаточной для механической прочности. Например, для навесного монтажа некоторые виды усиливаются стальным тросом. Это увеличивает прочность линии под весовой нагрузкой.
По силе тока или совокупной мощности потребителей можно узнать какой кабель вам более всего подойдет. Зная один из этих параметров, несложно рассчитать второй, а затем сопоставить полученный результат по таблице норм (Правил установки электрооборудования) ПУЭ.
Сечение, мм 2 | Открыто проложенный | |||||
Медь | Алюминий | |||||
Сила тока, А |
кВт | Сила тока, А |
кВт | |||
220В | 380В | 220В | 380В | |||
0,5 | 11 | 2,4 | — | — | — | — |
0,75 | 15 | 3,3 | — | — | — | — |
1 | 17 | 3,7 | 11 | — | — | — |
1,5 | 23 | 5 | 15 | — | — | — |
2,5 | 30 | 6,6 | 19 | 24 | 5,3 | 15,5 |
4 | 41 | 9 | 26 | 32 | 7 | 20,7 |
6 | 50 | 11 | 32 | 39 | 8,6 | 25,2 |
10 | 80 | 17,6 | 52 | 60 | 13 | 38,8 |
16 | 100 | 22 | 65 | 75 | 16,5 | 48,5 |
25 | 140 | 30,8 | 90 | 105 | 23,1 | 58,1 |
35 | 170 | 37 | 110 | 130 | 28,6 | 71 |
Сечение, мм 2 | Проложенный в трубе | |||||
Медь | Алюминий | |||||
Сила тока, А |
кВт | Сила тока, А |
кВт | |||
220В | 380В | 220В | 380В | |||
0,5 | — | — | — | — | — | — |
0,75 | — | — | — | — | — | — |
1 | 14 | 3 | 9 | — | — | — |
1,5 | 15 | 3,3 | 9,7 | — | — | — |
2,5 | 21 | 4,6 | 13,6 | 16 | 3,5 | 10,3 |
4 | 27 | 5,9 | 17,4 | 21 | 4,6 | 13,6 |
6 | 34 | 7,5 | 22 | 26 | 5,7 | 16,8 |
10 | 50 | 11 | 32,3 | 28 | 8,3 | 24,5 |
16 | 80 | 17,6 | 51,7 | 55 | 12,1 | 35,5 |
25 | 100 | 22 | 64,6 | 65 | 14,3 | 42 |
35 | 135 | 29,7 | 87,2 | 75 | 16,5 | 48,5 Подробнее https://axiomplus.com.ua/news/raschet-i-vybor-secheniya-provoda/ |
Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей
Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки ( открытой проводки) на сечение провода:
- для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,
- для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо использовать другой.
При выполнении скрытой силовой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8. Следует отметить, что открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности.
Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться нижеприведенными таблицами.
В следующей таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора защитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.
Медные жилы, проводов и кабелей
Алюминиевые жилы, проводов и кабелей
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами.
Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами.
Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами
Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных.
* Токи относятся к проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных.
Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки.
В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.
Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях.
Рекомендуемое сечение силового кабеля в зависимости от потребляемой мощности:
- Медь, U = 220 B, одна фаза, двухжильный кабель
Как выбрать сечение медного кабеля по мощности?
Медные провода и кабели остаются наиболее предпочтительными для использования в электросетях разного назначения: от бытовых до промышленных. Чтобы правильно подобрать медный кабель под требуемую мощность сети и оборудования, нужно знать его сечение, а также основные параметры.
Что нужно учитывать при выборе медного провода
При выборе проводника для электросети важно знать конструкцию, характеристики и номиналы кабеля, а также ответить на ключевые вопросы:
- В каких средах будет использоваться кабель?
- Каким внешним воздействиям он будет подвергаться?
- К какому оборудованию будет подключен?
Решение следует принимать, учитывая ответы на эти вопросы, а также правильно рассчитав сечение жил провода, чтобы оно соответствовало фактической токовой нагрузке.
Расчет сечения кабеля
Расчет сечения провода осуществляется несколькими способами:
- с помощью инструментов – штангенциркуля или микрометра;
- по формулам;
- по таблицам.
Измерение штангенциркулем выполняется только на кабеле, освобожденном от изоляционного слоя. Замер выполняется сразу на нескольких участках, чтобы избежать искажения данных из-за неровностей жилы. Для замера фиксатор штангенциркуля переводится в открытое положение, внутрь помещается жила, полученные данные записываются. Аналогичным образом происходит измерение микрометром, за исключением того, что данные фиксируются автоматически и отображаются на экране прибора.
Расчет по формуле производится уже при наличии данных о сечении жилы или диаметре провода. Для этого используется формула следующего вида:
где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.
Также произвести расчет сечения жилы медного провода можно по таблице:
Сечение токопроводящей жилы, мм²
Для кабеля с медными жилами
Напряжение 220 В
Напряжение 380 В
Мощность, кВт
Мощность, кВт
Главный фактор при расчете сечения – безопасность. Кабель должен продолжать выполнять свою задачу, не создавая никаких проблем с безопасностью. Для этого необходимо учитывать три важных параметра:
- Допустимая нагрузка по току.
- Падение напряжения.
- Ток короткого замыкания.
Допустимая нагрузка по току
Уменьшение напряжения от источника к подключенному оборудованию из-за потерь, вызванных внутренним сопротивлением проводника, называется падением напряжения. Поскольку эти потери возрастают с увеличением длины кабеля, возникает необходимость увеличения поперечного сечения проводника. Кроме этого важно, чтобы кабель не терял пропускную способность под воздействием температуры и других внешних факторов, что тоже необходимо учитывать при расчетах.
Падение напряжения
Внутреннее сопротивление проводника также вызывает снижение напряжения на расстоянии от источника до конечного оборудования. По мере увеличения расстояния эти потери возрастают, что необходимо учитывать при расчетах.
Ток короткого замыкания
Ток короткого замыкания представляет собой величину тока, протекающего в течение определенного временного периода в области, где происходит короткое замыкание. Этот изменяющийся во времени параметр учитывается только в системах переменного тока.
Кроме этих факторов в расчетах учитывается:
- DC-AC;
- количество фаз;
- тип изоляции;
- место применения;
- подключаемое оборудование.
Кабели в соответствии с целями использования:
- контрольные и сигнальные;
- энергетические;
- коммуникационные;
- телефонные.
Выбор кабеля в соответствии с условиями эксплуатации:
- легкие;
- нормальные;
- тяжелые.
Также важно учитывать, прокладывается кабель под землей или проводится над землей, в помещениях или на открытом воздухе. При монтаже сети над землей учитываются:
- суммарная мощность активных приемников;
- условия окружающей среды.
Мощность активных приемников, которыми должна управлять панель, определяется в случае максимальной потребляемой мощности. Затем с учетом этой мощности производится расчет падения напряжения. Таким образом определяются сечение силового кабеля и допустимые нагрузки по току, а также допустимые условия окружающей среды. Определяется влажность, потенциальная механическая нагрузка, риск возгорания, химическая угроза и другие факторы, и только после этого подбирается подходящий кабель.
На проводники приходится самая большая доля затрат при обслуживании электросети, поэтому выбор правильного сечения медного кабеля особенно важен, чтобы избежать перегрева и оплавления провода из-за чрезмерной токовой нагрузки или потери мощности по причине слишком большого поперечного сечения.
Популярные разделы
- Кабельные наконечники
- Кабель электрический
- Короба (кабель каналы)
- Распределительные коробки
- Кабельные хомуты
- Сухие трансформаторы