Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля
Для ремонта старой проводки или прокладки новой нужно подобрать кабель нужного сечения, для того чтобы он выдерживал предполагаемую нагрузку.
Если старая проводка вышла из строя нужно её заменить, но прежде чем менять на аналогичную, узнайте, почему произошла проблема со старой. Возможно, что было просто механическое повреждение, или изоляция пришла в негодность, а еще более весомой проблемой является – выход из строя проводки из-за превышения допустимой нагрузки.
Чем отличается кабельная продукция, какие основные характеристики?
Начнем с того, что определяется, какое напряжение в сети, в которой будут работать кабеля. Для бытовых сетей часто применяются кабеля и провода типа ВВГ, ПУГНП (только он запрещен современными требованиями ПУЭ из-за больших допусков по сечению при производстве, до 30%, и допустимой толщине изолирующего слоя 0.3мм, против 0.4 в ПУЭ), ШВВП и другие.
Если отойти от определений провод от кабеля отличается минимально, в основном по определению в ГОСТе или ТУ по которому он производится. Ведь на рынке есть большое количество проводов с 2-3 жилами и двумя слоями изоляции, например тот же ПУГНП или ПУНП.
Допустимое напряжение определяется изоляцией кабеля
Для выбора кабеля кроме напряжения принимают во внимание и условия, в которых он будет работать, для подключения движущегося инструмента и оборудования он должен быть гибким, для подключения неподвижных элементов, в принципе, все равно, но лучше предпочесть кабель с монолитной жилой.
Решающим фактором при покупке является площадь поперечного сечения жилы, она измеряется в мм2, от неё и зависит способность проводника выдерживать длительную нагрузку.
Что влияет на допустимый ток через кабель?
Для начала обратимся к основам физики. Есть такой закон Джоуля-Ленца, он был открыт независимо друг от друга двумя ученными Джеймсом Джоулем (в 1841) и Эмилием Ленцом (в 1842), поэтому и получил двойное название. Так вот этот закон количественно описывает тепловое действие электрического тока протекающего через проводник.
Если выразить его через плотность тока получится такая формула:
Расшифровка: w – мощность выделения тепла в единице объема, вектор j – плотность тока через проводник измеряется в Амперах на мм2. Для медного провода принимают от 6 до 10 А на миллиметр площади, где 6 – рабочая плотность, а 10 кратковременная. вектор E – напряженность электрического поля. σ – проводимость среды.
Так как проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: σ=1/R
Если выразить закон Джоуля-Ленца через количество теплоты в интегральной форме, то:
Таким образом, dQ – количество теплоты, которое выделится за промежуток времени dt в цепи, где протекает ток I, через проводник сопротивлением R.
То есть количество тепла прямо пропорционально току и сопротивлению. Чем больше ток и сопротивление – тем больше выделяется тепла. Это опасно тем, что в определенный момент количество тепла достигнет такого значения, что у проводов плавится изоляция. Вы могли замечать, что провода дешевых кипятильников ощутимо теплеют во время работы, это оно и есть.
Если выделяется мощность на кабеле, значит, падает и напряжение на его концах, подключенных к нагрузке.
В калькуляторах для расчета сечений кабеля, обычно задаются такие параметры:
ток или мощность нагрузки;
допустимое падение напряжения (обычно в процентах);
Чем больше сопротивление – тем больше упадет напряжение и нагреется кабель, поскольку на нем выделится мощность (P=UI, где U падение напряжения на кабеле, I – ток, протекающий через него).
Все расчеты свелись к току и сопротивлению. Сопротивление проводника вычисляется по формуле:
Здесь: ρ (ро) – удельное сопротивление, l – длина кабеля, S – площадь поперечного сечения.
Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений можно определить из таблицы.
В проводке в основном используются алюминий и медь. У меди сопротивление 1.68*10-8 Ом*мм2/м., а у аллюминия в 1.8 раза больше чем у меди, равняется 2.82*10-8 Ом*мм2/м. Это значит, что алюминиевый провод нагреется почти в 2 раза сильнее, чем медный при одинаковом сечении и токе. Отсюда следует, что для прокладки проводки придется покупать более толстый алюминиевый провод, к тому же жилы легко повредить.
Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные, а применение аллюминия в проводке запрещено, разрешается только применение алюминиевых кабелей для монтажа очень мощных электроустановок, потребляющих большой ток, тогда используют провод из аллюминия сечением больше 16 мм2 (смотрите – Почему алюминиевый кабль нельзя использовать в электропроводке)
Как определить сопротивление провода по диаметру жилы?
Бывают случаи, когда площадь поперечного сечения жилы не известна, поэтому можно посчитать по диаметру. Для определения диаметра монолитной жилы можно использовать штангенциркуль, если его нет, то возьмите стержень, например шариковую ручку или гвоздь, намотайте плотно 10 витков провода на него, и измерьте линейкой длину получившейся спирали, разделив эту длину на 10 – вы получите диаметр жилы.
Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.
Дальше считают поперечное сечение по этой формуле:
И вновь возвращаются к этой формуле для расчета сопротивления провода:
Как определить необходимую площадь сечения провода?
Самый простой вариант – определить площадь сечения жил по таблице. Он подходит для расчета не слишком длинных линий проложенных в нормальных условиях (с нормальной температурой окружающей среды). Также так можно подобрать провод для удлинителя. Обратите внимание, что в таблице указаны сечения при определенном токе и мощности в однофазной и трёхфазной сети для аллюминия и меди.
>
При расчете длинных линий (больше 10 метров) такой таблицей лучше не пользоваться. Нужно провести расчеты. Быстрее всего воспользоваться калькулятором. Алгоритм расчета такой:
Берут допустимые потери по напряжению (не более 5%), это значит что при напряжении в сети 220В и допустимым потерям напряжения в 5% на кабеле падение напряжения (от конца до конца) не должно превышать:
Теперь, зная ток, который будет протекать, мы может вычислить сопротивление кабеля. В двух проводной линии сопротивление умножают на 2, так как ток течет по двум проводам, при линии длиной в 10м, общая длина проводников – 20м.
Отсюда по вышеприведенным формулам вычисляют необходимое поперечное сечение кабеля.
Вы можете сделать это автоматически со своего смартфона, с помощью приложений «Мобильный электрик» и electroDroid. Только в калькуляторе задается не общая длина проводов, а именно длина линии от источника питания к приемнику электричества.
Заключение
Правильно рассчитанная проводка это уже 50% залог её успешного функционирования, вторая половина зависит от правильности монтажа. Следует учитывать все особенности проводки, максимальную потребляемую мощность всеми потребителями. При этом введите запас по допустимому току на 20-40% «на всякий случай».
Источник: electrik.info
Определение площади сечения проводника по его диаметру
При расчете любых электрических сетей используется такое понятие, как площадь поперечного сечения проводника. Это свойство напрямую влияет на безопасность и долговечность всей системы, поэтому важно, чтобы расчетное значение площади поперечного сечения электрического проводника соответствовало фактическому. В данной статье будут рассмотрены способы измерения диаметра проводника и его сечения, а также рассмотрены другие варианты определения характеристик провода.
Способы измерения диаметра провода
Для того, чтобы рассчитать площадь поперечного сечения проводника необходимо знать его точный диаметр. Существует несколько способов измерения диаметра провода. К ним относятся измерения:
- При помощи штангенциркуля: для этого нужно понимать принцип работы штангенциркуля и уметь снимать показания с его шкал. В этом случае упростить измерения позволяет использование электронного измерительного прибора – он покажет точное значение диаметра на своем экране.
- С использованием микрометра: показания данного прибора немного точнее, чем у механического штангенциркуля, но он также требует некоторых навыков для снятия правильных и точных показаний.
- С помощью обычной линейки: данный способ подходит тем, кто не имеет в своем арсенале таких измерительных приборов, как штангенциркуль или микрометр. Измерение диаметра проводника с использованием линейки не будет достаточно точным, но примерно оценить диаметр будет возможно.
Для измерения диаметра проводника в первую очередь его зачищают ножом или стриппером от изоляции. Далее, если используется микрометр или штангенциркуль, жилу провода плотно зажимают между губок прибора и определяют размер проводника по шкалам устройства. При использовании линейки изоляция снимается на расстояние 5-10 см и жила наматывается на отвертку. Витки проводника должны плотно прижиматься друг к другу (ориентировочно 8-20 витков). Далее измеряется длина намотанного участка и полученное значение делится на количество витков – получится более или менее точное значение диаметра.
Как узнать сечение провода по его диаметру для многожильного или сегментного кабеля
Если определение диаметра для одножильного проводника не вызывает никаких проблем, то измерение многожильного или сегментного может вызвать определенные сложности.
Измерение сечения многожильного провода
При определении диаметра жилы данного кабеля нельзя измерять этот размер сразу для всех проволочек жилы: значение получится неточным, так как между жилами имеется пространство. Поэтому данный кабель сначала необходимо зачистить от изоляции, затем распушить многожильный проводник и посчитать количество проволок в жиле. Далее любым способом (штангенциркуль, линейка, микрометр) измеряют диаметр одной жилы и определяют площадь поперечного сечения проволочки. После этого полученное значение умножают на количество проволочек в пучке и получают точный размер имеющегося проводника.
Измерение сегментного проводника
Определение размеров сегментного проводника несколько сложнее, чем измерения круглого одножильного или многожильного кабеля. Для того, чтобы правильно оценить площадь поперечного сечения такого проводника необходимо использовать специальные таблицы. Например, для расчёта площади сечения сегмента алюминиевого проводника определяют высоту и ширину сегмента и используют следующую таблицу:
| Кабель | Площадь сечения сегмента, мм2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | ||
| Трехжильные секторные однопроволочные, 6(10) кВ | выс | 5,5 | 6,4 | 7,6 | 9 | 10,1 | 11,3 | 12,5 | 14,4 |
| шир | 9,2 | 10,5 | 12,5 | 15 | 16,6 | 18,4 | 20,7 | 23,8 | |
| Трехжильные секторные многопроволочные, 6(10) кВ | выс | 6 | 7 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13,2 | 15,2 |
| шир | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | |
| Четырехжильные секторные однопроволочные, до 1 кВ | выс | – | 7 | 8,2 | 9,6 | 10,8 | 12 | 13,2 | – |
| шир | – | 10 | 12 | 14,1 | 16 | 18 | 18 | – | |
Таблица соответствия диаметра провода к его площади сечения
Для быстрого определения площади поперечного сечения проводника без производства каких-либо расчетов также используют таблицы соответствия диаметра жилы к её площади.
| Диаметр жилы, мм | Площадь поперечного сечения жилы, мм 2 | Номинальный ток для жилы одножильного и двухжильного кабеля, А | Номинальный ток для жилы трехжильного кабеля, А |
|---|---|---|---|
| 0,80 | 0,50 | 7,5 | 7,0 |
| 0,98 | 0,75 | 11,0 | 10,5 |
| 1,13 | 1,00 | 15,0 | 14,0 |
| 1,24 | 1,20 | 16,0 | 14,5 |
| 1,38 | 1,50 | 18,0 | 15,0 |
| 1,60 | 2,00 | 23,0 | 19,0 |
| 1,78 | 2,50 | 25,0 | 21,0 |
| 1,95 | 3,00 | 28,0 | 24,0 |
| 2,26 | 4,00 | 32,0 | 27,0 |
| 2,52 | 5,00 | 37,0 | 31,0 |
| 2,76 | 6,00 | 40,0 | 34,0 |
| 3,19 | 8,00 | 48,0 | 43,0 |
| 3,57 | 10,00 | 55,0 | 50,0 |
В данной таблице для удобного проведения расчетов и оценки токопроводящей способности жилы указаны номинальные токи для каждого значения площади поперечного сечения проводника двухжильного и трехжильного электрического кабеля.
Расчет по формуле
Главный геометрический показатель токопроводящей жилы – её площадь поперечного сечения. От данного размера зависит пропускная способность электрического проводника, а, следовательно, его эксплуатационные характеристики, которые влияют на безопасность и долговечность. Как уже было сказано выше, данный параметр легко определяется после измерения диаметра проводника. Для этого используется формула для определения площади круга:
Готовые таблицы – это отличный способ быстро определить площадь поперечного сечения провода, но, чтобы быть уверенным на сто процентов в полученном значении – лучше проверить и рассчитать самостоятельно.
Калькулятор расчета сечения провода по диаметру
Для быстрого расчета площади поперечного сечения круглого проводника можно использовать специальный калькулятор, который разработан для этих целей и способен быстро и точно рассчитать размер токопроводящей жилы по формуле указанной выше.
При использовании данного онлайн калькулятора необходимо точно измерить диаметр проводника для монолитного проводника или одной из проволочек многожильного провода с помощью штангенциркуля, микрометра или линейки. Для многожильного проводника потребуется дополнительно посчитать количество проволочек.
Как узнать сечение кабеля по внешнему виду
Определить сечение кабеля можно и без расчетов. Кабель в заводском исполнении обязательно маркируется: на его внешней оболочке штампуется с определенным шагом завод-изготовитель, вид кабеля, количество жил и площадь поперечного сечения токопроводящей жилы.
Например, если на кабеле имеется обозначение ВВГ-нг-LS 3х2,5, то это означает, что кабель имеет внешнюю оболочку и изоляцию жил из негорючего ПВХ с отсутствием при горении выделения опасных газов, также такой кабель имеет 3 токопроводящих жилы с площадью поперечного сечения каждого проводника 2,5 мм 2 .
Маркировка не всегда указывает правдивое значение площади жилы, так как соблюдение данного параметра остается на совести производителей. Это связано с тем, что большинство изготовителей не придерживается ГОСТ при производстве, а руководствуется собственными ТУ при производстве кабельной продукции, что приводит к вольной интерпретации методик расчета поперечного сечения и не регулируется должным образом. Поэтому лучше всего перед использованием кабеля по назначению проверить соответствие его поперечного сечения заявленному в маркировке.
Источник: odinelectric.ru
Сечение кабеля по диаметру жилы
При покупке кабеля или провода определенной марки и макроразмера желательно проверять его фактическое сечение. На рынке случаи заниженного сечения достаточно часты – ведь это позволяет недобросовестным производителям экономить на металле, а монтажным организациям закладывать более дешевый кабель по цене дорого.
К сожалению, заметить отклонения в сечении без дополнительных измерений достаточно трудно. Наиболее простой способ – определить сечение кабеля по диаметру жилы. Зная диаметр жилы кабеля, можно рассчитать сечение по формуле либо воспользоваться готовой таблицей диаметров и сечений.
Измерение диаметра жилы с помощью штангенциркуля
Наиболее распространенный и удобный способ измерения диаметра жил – использование штангенциркуля или микрометра. Приборы бывают как электронные, так и механические. Если с электронными все понятно, то с механическими приборами нужно иметь навык работы. Рекомендуем посмотреть видео как пользоваться этими приборами для измерения диаметра жил.
Измерение диаметра жилы с помощью микрометра
Расчет сечения кабеля по диаметру производится на основе школьной формулы площади круга:
Расчет сечения жилы – однопроволочной, многопроволочной, секторной
Так как жилы в кабеле бывают разного исполнения, то и способы определения сечения будут немного отличаться. Кабельные жилы могут быть монолитными или многопроволочными, или иметь, например, секторную форму.
Если вам необходимо измерить сечение однопроволочного кабеля (кабели 1-го класса гибкости, типа ПВ-1), то достаточно измерить диаметр жилы и рассчитать сечение по формуле площади круга.
Если необходимо найти сечение многопроволочного кабеля (типа КГ или ПВ-3), то нужно измерить диаметр и рассчитать сечение отдельной проволочки в жиле, а получившееся значение умножить на количество проволочек.
Определить диаметр проволок жилы можно даже без специальных измерительных приборов. Для этого достаточно обычной ручки или карандаша и линейки.
При необходимости определить сечение секторной жилы достаточно знать высоту (радиус сектора) и угол сектора, который определяется в зависимости от количества жил в кабеле: 3-х жильный – угол сектора 120 , 4-х жильный – 90, 5-и жильный – 72, 6-ти жильный 60. Далее сечение вычисляется по формуле площади сектора.
Также существуют специальные таблицы сечения секторных жил по высоте и ширине сектора или по периметру сектора.
Таблица сечений по диаметру
Ниже готовая таблица сечений кабеля по диаметру в зависимости от класса жил в соответствие с ГОСТ 22483-2012.
Источник: elmarts.ru
Сечение провода (кабеля) по диаметру: правила расчета необходимого сечения провода для домашней электросети
Не каждый знает, что сечение провода — это не диаметр, ведь возникшая путаница может привести к неразумным тратам, сложностям в монтаже и более страшным последствиям, короткому замыканию, возгоранию и даже пожару. Предотвратить все это легко, если правильно рассчитать требуемое сечение и выбрать из предлагаемого производителями многообразия.
Существует несколько способов, как определить сечение провода по сторонним характеристикам кабеля, например, силе тока, диаметру или пропускаемой мощности. Ниже поговорим о самых простых и результативных из них.
Краткое содержимое статьи:
Что такое сечение
Но сначала разберемся с понятиями. Сечение — это площадь поперечного среза провода, которое легко измерить, если разрезать кабель пополам. В значение включается только размер медной или алюминиевой жилы, а изоляционный слой не учитывается.
Чтобы узнать, какова площадь среза конкретного проводника, можно заглянуть в таблицу сечения проводов определенного вида, марки и производителя. Там же можно заметить и влияние данного значения на другие эксплуатационные характеристики кабеля.
Например, чем больше сечения, тем выше его:
- Номинальное напряжение;
- Максимальная нагрузка;
- Толщина изоляционного слоя.
То есть, если не уделить должного внимания расчету и подбору сечения, подключить в одну линию провода разного сечения, можно встроить в существующую проводку проводник с совершенно противоположными, неподходящими и несоответствующими параметрами. Результат будет плачевным: утечка тока, короткое замыкание, риск жизни, здоровью и имуществу жильцов.
Как узнать сечение
Определить, какое сечение у проводника несложно: достаточно взглянуть на наружную маркировку у продаваемой проводки или самостоятельно измерить в домашних условиях. Как это сделать точно и грамотно, описано ниже.
Сечение на маркировке
Площадь поперечного сечения обязательно указывается на внешней оболочке шнура, но необходимо знать, какая цифра отвечает за обозначение данного показателя.
По стандартам ГОСТ и других общепринятых международных нормативов сечением будет второе по последовательности число или цифра (первое — количество жил, а третье — номинально выдерживаемое напряжение).
Однако стоит учитывать, что погрешность заводского измерения достигает отметки в 40%, что может привести к негативным последствиям. Поэтому лучше проверять указанную маркировку на точность, с чем помогут приведенные ниже способы.
Рассчитать сечение по диаметру
Проще и точнее всего узнать площадь поперечного среза по диаметру. Пошаговая инструкция, как рассчитать сечение таким способом, выглядит так:
- Измерить диаметр проводника с помощью линейки, штангенциркуля или микрометра.
- Получившееся значение возвести в квадрат.
- Дополнительно умножить полученное число на 0,785.
Если провод имеет несколько жил, то диаметр умножается на число жил.
Никто не помешает таким способом проверить заводские значения или узнать сечение у домашней электрической сети. Достаточно иметь измерительный инструмент и калькулятор.
Узнать сечение по-другому
Популярны и другие методы измерения. Например, при обустройстве новой электрической линии лучше подобрать сечение по силе тока. Для этого необходимо:
- Распланировать отдельные ветки для каждой комнаты.
- Продумать количество приборов, постоянно подключенных к сети.
- Суммировать общую нагрузку на сеть.
- Открыть таблицу сечений и подобрать подходящее по округленной в большую сторону силе тока.
Здесь важно помнить, что чем больше сечение, тем безопаснее передача постоянного и переменного тока, пускаемого по линии. Поэтому лучше взять «запас» в несколько миллиметров.
Источник: electrikexpert.ru
Площадь сечения кабеля
Зная диаметр жилы, достаточно легко определить сечение кабеля. Для этого нужно воспользоваться формулой сечения кабеля, которая совпадает с обычной школьной формулой расчета площадки круга (рис. 2)
Рис. 2 Формула расчета сечения кабеля
Пример расчета сечения:
На склад поступил 3-х жильный кабель ВВГнг без маркировки с диаметром жилы 5,6 мм. Определим сечение кабеля ВВГНг по диаметру:
Sкр=3,14*5,6^2/4=24,6 мм2
Ближайшее стандартное сечение 25мм2. Таким образом, на склад поставлен кабель ВВГнг 3х25.
У производителей кабеля также существуют свои допуски относительно сечения жил кабеля. Эти допуски регламентируются ГОСТ 22483-77, в соответствии с которым сечение жилы должно соответствовать указанному в ГОСТ электрическому сопротивлению.
Например, для кабеля ВВГ (класс гибкости жил 1) диапазон диаметров жилы, соответствующих ГОСТ, рассчитан и приведен в таблице ниже:
| Номинальное сечение, мм2 | Max. диаметр жилы, мм | Min. диаметр жилы исходя из max сопротивления по ГОСТ 22483-77, мм |
| 0,5 | 0,80 | 0,78 |
| 0,75 | 0,98 | 0,95 |
| 1 | 1,13 | 1,10 |
| 1,5 | 1,38 | 1,35 |
| 2,5 | 1,78 | 1,72 |
| 3 | 1,95 | 1,90 |
| 4 | 2,26 | 2,18 |
| 5 | 2,52 | 2,45 |
| 6 | 2,76 | 2,67 |
| 8 | 3,19 | 3,12 |
| 10 | 3,57 | 3,46 |
| 25 | 5,64 | 5,49 |
| 35 | 6,68 | 6,47 |
| 50 | 7,98 | 7,52 |
| 70 | 9,44 | 9,04 |
| 95 | 11,00 | 10,65 |
| 120 | 12,36 | 11,97 |
| 150 | 13,82 | 13,29 |
| 185 | 15,35 | 14,87 |
| 240 | 17,49 | 17,05 |
Расчет сечения кабеля по диаметру. Вариант № 2
Если под рукой нет штангенциркуля или микрометра, позволяющих достаточно точно замерить диаметр жил малых сечений, то можно воспользоваться этим способом.
Одна из жил очищается от изоляции и наматывается на карандаш или ручку (рис.3,4). Чем больше витков, тем точнее получится измерение. Ширина намотки измеряется обычной линейкой и делится на количество витков. Получившееся число и будет диаметром жилы. Зная диаметр, вычисляем сечение варианту № 1.
Расчет сечения гибкого кабеля по диаметру
Принцип расчета сечения гибкого кабеля по диаметру остается тот же самый. Измерять диаметр всей жилы, состоящей из множества проволочек будет неправильно, так как между проволоками есть воздушный зазор.
Для расчета сечения по диаметру в гибком кабеле необходимо сначала высчитать сечение одной из проволочек в жиле. Диаметр проволочки вычисляется штангенциркулем (вариант №1) или витками для удобства по линейке (рис.5) (вариант 2). Далее по формуле (рис.2) в варианте №1 находим сечение одной проволочки и умножаем на количество проволочек, получаем сечение гибкого кабеля.
Источник: kabel-s.ru
