Расчет мощности по сечению. Правила расчетов площади сечения. Последствия неправильного подбора сечения

От качества проведённых электромонтажных работ зависит безопасность всего помещения. И здесь особенно важно правильно выбрать такой параметр, как сечение кабеля. Для того чтобы провести расчёт сечения кабеля по мощности, необходимо знать технические характеристики всех потребителей электроэнергии, которые будут к нему подключены. Также следует учесть длину проводки и то, каким способом она будет установлена.

Ток движется по проводам подобно тому, как вода течёт по трубе. Как в водопроводную трубу нельзя поместить жидкость большего объёма, так и по кабелю невозможно пропустить больше определённого количества тока. Кроме того, стоимость кабеля напрямую зависит от его сечения. Чем больше сечение, тем цена кабеля будет выше.

Правильно выбранное сечение позволит:

• избежать перегрева проводов;
• не допустить короткого замыкания;
• сэкономить на стоимости ремонта.

Расчет по мощности

Достаточная площадь сечения даст возможность проходить максимальному току по проводам без перегрева. Поэтому при проектировании электропроводки, прежде всего, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общий ток. Его определяют, исходя из мощности всех приборов, подключённых к кабелю. Мощность по каждому конкретному потребителю электроэнергии можно найти на ярлыке или в паспорте изделия.

Номенклатура электросбытовых приборов и машин

Для обычной домашней сети с напряжением 220 вольт приблизительное значение тока (I) будет выглядеть следующим образом:

I=(P1+P2+…+Pn)/220, где
Pn – мощность.

Если напряжение в сети 380 вольт, то формула немного видоизменяется:

I=(P1+P2+…+Pn)/ √3/380.

Допустимая нагрузка у медного кабеля составляет 10А/мм, а у алюминиевого – 8 А/мм. Для расчёта сечения надо полученную величину тока разделить на 10 или 8 в зависимости от выбранного кабеля. Полученная величина и будет размером необходимого сечения.

Расчет по нагрузке

Теперь, когда примерные параметры сечения найдены, необходимо сделать поправку по нагрузке. В реальной жизни довольно редко возникают ситуации, когда все потребители энергии включаются одновременно. Чаще всего одни приборы работают, а другие нет. Поэтому для уточнения следует полученную величину сечения умножить на коэффициент спроса(Kс). Если же вы уверены, что будете эксплуатировать все приборы сразу, то использовать указанный коэффициент при расчётах не надо.

Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)

Но как поступить, если в характеристиках указаны 2 вида мощности: активная и реактивная? Причём первая из них измеряет в привычных всем кВ, а вторая — кВА. В наших сетях течёт переменный ток, величина которого меняется во времени. Поэтому для всех потребителей существует активная мощность, которая рассчитывается, как среднее значение всех мгновенных переменных тока и мощности.

К приборам с активной мощностью относятся лампы накаливания, электронагреватели. У таких потребителей энергии фазы тока и напряжения совпадают. Если же в электрической цепи задействованы агрегаты, накапливающие энергию, например, трансформаторы или электродвигатели, то у них возможны отклонения по амплитуде. За счёт этого явления и возникает реактивная мощность.

В общей формуле для сечения кабеля реактивную составляющую учитывают в виде cosϕ (коэффициента мощности или Power Factor – PF), отражающего насколько произошло отклонение по фазе.

Важно! Среднее значения для коэффициента мощности у компьютера будет 06-07. В общем случае для домашних сетей принято за величину cosϕ брать 0,8. Это ещё одна поправка, которая необходима для точного расчёта.

Расчет по длине

Рассчитать сечение по длине важно при строительстве сетей промышленного масштаба, когда участки подвергаются постоянной значительной нагрузке, а кабель надо тянуть на значительные расстояния. Ведь за время прохождения тока по проводам происходят потери мощности, связанные с электрическим сопротивлением в цепи. Потеря мощности (dU) подсчитывается следующим образом:

dU = I p L/S, где
I – сила тока,
p – удельное сопротивление (медь — 0,0175, алюминий — 0,0281),
L – длина кабеля,
S – уже посчитанная нами площадь поперечного сечения.

Согласно техническим условиям, максимальная величина падения напряжения по длине провода не должна превышать 5 процентов. Иначе следует подобрать провод с сечением большего размера.

Таблица

На практике такой большой объем подсчётов проводится с помощью таблиц, где уже отражена зависимость величины мощности и силы тока от величины сечения. Основные данные по этим измерениям можно найти в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). В промышленных масштабах выпускаются кабели определённого сечения. Таблица показывает значения исходя из этих стандартных величин.

Для того чтобы определить, какой кабель при этой нагрузке подойдёт лучше всего, надо:

• рассчитать силу тока;
• округлить до большего значения по данным в таблице;
• затем найти самую близкую стандартную величину сечения.

Формула

Иногда требуется не только правильно выявить сечение кабеля, но и определить, какой провод есть у вас в наличии. Проще всего узнать размер сечения с помощью штангенциркуля. Для этого надо измерить диаметр провода и посчитать площадь. Большинство электрических проводов округлые, поэтому формула расчёта представляет собой площадь окружности:

S – площадь сечения,
R – радиус,
а π – постоянная величина.

Штангенциркуль измеряет не радиус круга, а его диаметр (d), который будет в 2 раза больше радиуса (d=2R). Число π можно округлить до 3, 14. Эти упрощения приводят к тому, что площадь сечения будет выглядеть, как:

Обратите внимание! Многие производители занижают размер сечения, чтобы сэкономить на металле. Поэтому в магазин лучше взять с собой штангенциркуль, самостоятельно измерить диаметр кабеля и подсчитать площадь, чтобы не было проблем по нагрузке кабеля.

Если кабель состоит из нескольких перекрученных проволок, то для расчёта надо подсчитать сечение одной из них и умножить на общее количество проволочек.

Сечение кабеля из нескольких перекрученных проволок

Примеры

Рассмотрим общую схему для выбора сечения кабеля в квартире.

• Сначала необходимо определить места, где будут находиться розетки и осветительные приборы.
• Далее нужно определить, какие приборы будут задействованы на каждом выходе.
• Теперь можно составить общую схему подключения и подсчитать длину кабеля, прибавляя как минимум по 2 см на соединения проводов.
• Исходя из полученных данных, считаем размер сечения кабеля по формулам, приведенным выше.

I=2400Вт/220В=10,91А, округляем и получаем 11А.

Как мы уже знаем, для точного определения площади сечения используются разные коэффициенты, но практически все эти данные относятся к сети с напряжением в 380В. Но чтобы увеличить запас прочности добавим к нашему значению силы тока ещё 5А:

Для квартир используют трехжильные кабели. Таблица покажет значение тока, близкое к нашим 16А, это будет 19А. Получаем, что для установки одной стиральной машинки необходим провод сечением как минимум 2 мм2.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Особенности расчётов (трехфазного, алюминиевого, акустического, многожильного)
Трехфазный ток необходим, когда используются приборы производственного значения большой мощности. Поэтому для определения сечения кабеля на предприятиях необходимо точно рассчитывать все добавочные коэффициенты, а также обязательно учитывать потери мощности и колебания напряжения. Для электромонтажных работ в квартире или частном доме таких сложных вычислений не проводят.

Медный кабель в несколько раз дороже алюминиевого аналога, но по своим характеристикам будет значительно превосходить его. Алюминиевый кабель в отличие от медного часто крошится на сгибах, имеет меньшую электропроводность и окисляется на воздухе.

Согласно технике безопасности в жилых помещениях необходимо использовать только медные провода.

Также следует учесть, что переменный ток поступает по трём проводам (ноль, фаза и заземление). Поэтому при монтаже проводки используют трехжильный кабель.

Для монтажа акустического оборудования используют провода, обладающие минимальным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы максимально убрать искажения и повысить качество передаваемого сигнала. Поэтому для акустических систем лучше подходят кабели размером 2х25 или 2х15 при длине не менее 3 метров, а сабвуфер подсоединяется самым коротким кабелем 2,5-4 мм2.

Общая теория

Для определения оптимального сечения кабеля для бытовых нужд в общем случае используют следующие правила:

• для розеток необходимы провода с сечением 2,5мм2;
• для освещения — 1,5 мм2;
• для приборов с повышенной мощностью — 4-6 мм2.

Если возникают сомнения в расчёте сечения, то используется таблица ПУЭ . Для определения точных данных по сечению кабеля учитывают все факторы, влияющие на прохождение тока по цепи. К ним относятся:

• вид изоляции провода;
• длина каждого участка;
• способ прокладки;
• температурный режим;
• влажность;
• допустимая величина перегрева;
• разность мощности приемников тока в одной группе.

Все эти показатели позволяют повысить в промышленных масштабах эффективность использования электроэнергии, а также избежать перегрева.

Видео по теме

Сечение провода важно подбирать тем, кто самостоятельно проводит электричество в дом.

От правильности сечения зависит бесперебойность подачи тока, отсутствие рисков возникновения сбоев, стабильность работы устройств, а также безопасность жильцов дома, что важно для человеческой жизни.

Если взять неподходящий провод, то есть неправильно подобрать сечение, могут возникнуть такие последствия:

• кабель будет перегреваться;
• высокая температура вызовет расплавление изоляции;
• есть риск возникновения ;
• возможен пожар;
• устройства, работающие от сети, могут сгореть в процессе эксплуатации.

Как выбрать провода?

Длительно допустимая токовая нагрузка - это главное, на что следует обращать внимание во время выбора провода в магазине.

Каждый вид провода должен поставляться в продажу с паспортом, где все эти данные указываются.

Что такое длительно допустимая нагрузка? Это максимальная совокупность мощностей устройств, которые потребляют ток.

Если предел превышен, эксплуатация проводки недопустима.

Итак, логично предположить, что для расчета необходимого сечения мы учитываем совокупную мощность приборов, устройств и других предметов, которые работает с потреблением энергии (даже самые обычные зарядные устройства для телефонов нужно учесть).

Лучше монтировать проводку с запасом максимальной пропускной способности, поскольку ремонт делается, вероятно, не на один год, а со временем и приборы производятся более мощными, и докупить вы наверняка что-то захотите.

Говоря об эффективности меди или алюминия в производстве кабелей для электропроводки стоит уверенно сказать, что алюминий имеет больший набор преимуществ на фоне меди. В его пользу можно обозначить:

• стойкая к механическим повреждениям;
• при перегибах не ломается;
• прочная;
• гибкая;
• отсутствуют окисления;
• если сравнивать медь и алюминий в эксплуатации, то два разных провода с одинаковым сечением смогут пропустить разный объем энергии. Конечно, выигрывает в противостоянии за право более надежного компонента медь.

Если самые мощные устройства планируется подключать к разным розеткам, то сечение проводов может быть 2.5 мм при той нагрузке, которую мы вывели на примере.

Если при этом же показателе высокомощные приборы подключатся в одну розетку (или даже в одну комнату, то 4-6 мм - идеальное решение.

Однако для комнаты, где не будут работать слишком сильные приборы, достаточно сечения 1.5 мм на все помещение.

Также вам предстоит разобраться, . В этом поможет схема:

Как правило, основное, что есть в квартире с двумя комнатами, что питается электроэнергией, это:

• бойлер. Самый мощный прибор, но есть не у всех. Если у вас установлена газовая колонка, но в перспективе вы планируете перейти на бойлер, лучше сразу учтите, что он потребляет около 2000 Вт;
• утюг. Хоть и включаем мы его нечасто, но потребляет это устройство целых 1700 Вт, что значительно отразится на объеме потока энергии при его включении;
• электрический чайник. Потребляет 1200 Вт. Кухонный атрибут практически каждой квартиры;
• стиральная машина. Пожалуй, один из лидеров по забору энергии. Потребляет 2500 Вт;
• микроволновая печь - мощность варьируется, но в среднем составляет 700 Вт;
• пылесос. Примерно 650 Вт;
• компьютер. 500 Вт;
• свет. 500 Вт;
• холодильник. 300 Вт;
• современный телевизор. 140 Вт.

Важно: есть энергосберегающие устройства, а есть обычные. Радиаторы, которые выглядят одинаково, могут значительно разниться по уровню потребляемой энергии, но на коробке или в паспорте к прибору эти данные обязательно указываются из расчета, насколько много прибор берет на час времени.

Расчет сечения провода для фазы сети

Для однофазной

• суммируем мощность всех устройств, которые будут использоваться в квартире;
• умножаем полученную сумму на коэффициент одновременности (этот показатель просчитывается, основываясь на средних данных об одновременном включении ряда устройств, и составляет 0.75);
• полученное число делим на напряжение в сети (в нашем случае 220).

Расчет сечения провода для трехфазной сети 380 Вт

Рассчитываем в такой последовательности:

В целом, формула будет выглядеть так:

Таблица сечения проводов

Чтобы узнать допустимую нагрузку для определенного провода и провести расчет сечения провода, достаточно сравнить полученные данные с уже готовыми таблицами.

Правда, многое зависит от того, какой провод используется.

Для медных проводов:

Для алюминиевых:

Важно: если кабель состоит из 4 или 5 жил, полученный результат умножается на коэффициент 0.93.

На вы можете узнать все от настоящих профессионалов своего дела.

Ниже я приведу таблицу сечения проводов, но рекомендую набраться терпения, прочитав до конца эту небольшую теоретическую часть. Это позволит Вам быть более осознанным в выборе проводов для монтажа электропроводки , кроме того, Вы сможете самостоятельно сделать расчет сечения провода , причем, даже "в уме".

Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается выделением тепла (соответственно нагревом), которое прямо пропорционально мощности, рассеиваемой на участке электропроводки. Ее величина определяется формулой P=I 2 *R , где:

• I - величина протекающего тока,
• R - сопротивление провода.

Чрезмерный нагрев может привести к нарушению изоляции, как следствие - короткому замыканию и (или) возгоранию.

Ток протекающий по проводнику находится в зависимости от мощности нагрузки (P ), определяемой формулой

I=P/U

(U - это напряжение, которое для бытовой электрической сети составляет 220В).

Сопротивление провода R зависит от его длины, материала и сечения. Для электропроводки в квартире, даче или гараже длиной можно пренебречь, а вот материал и сечение при выборе проводов для электропроводки необходимо учитывать.

РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

Сечение провода S определяется его диаметром d следующим образом (здесь и далее я буду максимально упрощать формулы):
S=π*d 2 /4=3.14*d 2 /4=0.8*d 2 .

Это может Вам пригодится, если вы уже имеете провод, причем без маркировки, которая указывает сразу сечение, например, ВВГ 2х1.5, эдесь 1,5 - сечение в мм 2 , а 2 - количество жил.

Чем больше сечение, тем большую токовую нагрузку выдерживает провод. При одинаковых сечениях медного и алюминиевого проводов - медные могут выдержать больший ток, кроме того они менее ломкие, хуже окисляются, поэтому наиболее предпочтительны.

Очевидно, что при скрытой прокладке, а также провода, проложенные в гофрошланге, электромонтажном коробе из-за плохого теплообмена нагреваться будут сильнее, значит следует их сечение выбирать с определенным запасом, поэтому пришло время рассмотреть такую величину как плотность тока (обозначим ее Iρ ).

Характеризуется она величиной тока в Амперах, протекающего через единицу сечения проводника, которую мы примем за 1мм 2 . Поскольку эта величина относительная, то с ее использованием удобно производить расчет сечения по следующим формулам:

1. d=√1.27*I/Iρ =1.1*√I/Iρ - получаем значение диаметра провода,
2. S=0.8*d 2 - ранее полученная формула для расчета сечения,

Подставляем первую формулу во вторую, округляем все что можно, получаем очень простое соотношение:

S=I/Iρ

Остается определиться с величиной плотности тока Iρ ), поскольку рабочий ток I ) определяется мощностью нагрузки, формулу я приводил выше.

Допустимое значение плотности тока определяется множеством факторов, рассмотрение которых я опущу и приведу конечные результаты, причем с запасом:

Пример расчета:

Имеем: суммарная мощность нагрузки в линии - 2,2 кВт, проводка открытая, провод - медный. Для расчета используем следующие единицы измерения: ток - Ампер, мощность - Ватт (1кВт=1000Вт), напряжение - Вольт.

S=I/Iρ=(2200/220)/10=1мм 2

Если провести соответствующие расчеты для всего ряда сечений проводов, то можно получить соответствующую таблицу.

ТАБЛИЦА СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ

Сразу предупреждаю, данные из различных источников могут отличаться. Это различие определяется величиной запаса по мощности. Приводя расчеты я этот запас взял по максимуму, памятуя, что лучше купить более мощные, соответственно более дорогие провода, нежели потом переделывать сгоревшую электропроводку.

Предлагаю Вашему вниманию обещанную в начале статьи таблицу:

© 2012-2017 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока : Выбрать Переменный ток Постоянный ток

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Выбрать Медь (Cu) Алюминий (Al)

Суммарная мощность подключаемой нагрузки

Мощность нагрузки для кабеля определяется как сумма потребляемых мощностей всех электроприборов, подключаемых к этому кабелю.

Введите мощность нагрузки: кВт

Номинальное напряжение

Введите напряжение: В

Только для переменного тока

Система электроснабжения: Выбрать Однофазная Трехфазная

Коэффициент мощности cosφ определяет отношение активной энергии к полной. Для мощных потребителей значение указано в паспорте устройства. Для бытовых потребителей cosφ принимают равным 1.

Коэффициент мощности cosφ:

Способ прокладки кабеля

Способ прокладки определяет условия теплоотвода и влияет на максимальную допустимую нагрузку на кабель.

Выберите способ прокладки:

Выбрать Открытая проводка Скрытая проводка

Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного - фазный и нулевой, для переменного трехфазного - только фазные.0

Рассчитанное значение представляет собой минимально допустимое значение фактического сечения кабеля. Значительная часть реализуемой в магазинах кабельной продукции не соответствует маркировке и имеет заниженное сечение проводника. Проверяйте фактическое сечение проводников кабеля перед применением!

Рассчитанное значение сечения кабеля является ориентировочным и не может использоваться в проектах систем электроснабжения без профессиональной оценки и обоснования в соответствии с нормативными документами!

Проектирование системы электроснабжения любого объекта не может обойтись без расчета площади поперечного сечения (далее просто - сечения) питающих проводов и кабелей. Важность этого этапа обусловлена не только электро- и пожаробезопасностью объекта, но и необходимостью нормальной работы нагрузки в ходе эксплуатации электропроводки.

Значения допустимых нагрузок на провода, определенные требованиями действующей в настоящее время нормативно-технической документации, в первую очередь зависят от их сечения.

Если завышенное сечение проводников может привести к необоснованному увеличению сметной стоимости материалов и электромонтажных работ, то несоответствие сечения (при его отклонении в меньшую сторону) допустимому длительному току приводит к более серьезным последствиям.

Это, прежде всего недопустимый нагрев токоведущих жил проводов и кабелей - возможная причина разрушения их изоляции, что не исключает риск поражения электрическим током и возгорания вследствие возникновения короткого замыкания.

Калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и длине

На самом деле, как видно из исходных данных расчета, помимо мощности и длины кабеля, прямое влияние на результат вычисления оказывают также следующие факторы: количество фаз сети, фактическое ее напряжение (измеренное точное значение даст более точный результат), материал токоведущих проводников, способ прокладки проводов (влияющий на их охлаждение), коэффициент мощности cosφ, допустимое и температура кабеля.

Для удобства расчета вместо значения мощности нагрузки может быть использован потребляемый ток в линии.

Обратите внимание; коэффициент мощности в калькуляторе, cosφ имеет условное среднее значение 0,95, приблизительно соответствующее характеру активной нагрузки с небольшой реактивной составляющей.

При расчете сечений кабелей для питания индуктивной нагрузки предустановленное значение 0,95 может быть заменено взятым из паспортных данных нагрузки, что позволит выполнить более точный расчет необходимого сечения кабеля.

Рекомендуем почитать

Для автомобиля

Тыква в мультиварке-скороварке с медом

Для автомобиля

Постный рулет с маком Как испечь домашний постный рулет

Стабилизаторы и ИБП

Рецепт крем-супа-пюре из шампиньонов

Законодательство

Суп пюре из сельдерея Крем суп из корневого сельдерея

Для производства

Суфле из говядины диетическое рецепт Как приготовить суфле из говядины диетическое

Розетки и выключатели

Рецепт приготовления вкусного каре из ягненка