ABLOY-FIRE.RU - Надежная автоматика для противопожарных дверей

Abloy
Главная
Продукция
Решения для одностворчатых дверей
Решения для двустворчатых дверей
Где купить


Новости

21.05.07 - Итоги семинара "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

10.05.07 - Первый в России семинар: "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

30.04.07 - Открыт новый сайт "Надежная автоматика для противопожарных дверей Abloy"

Расчет сечения кабеля по длине и нагрузке


Онлайн расчет сечения кабеля по мощности, току и длине провода

Правильный подбор электрического кабеля важен для того чтобы обеспечить достаточный уровень безопасности, экономически эффективно использовать кабель и полноценно применить все возможности кабеля. Грамотно рассчитанное сечение должно быть способно постоянно работать под полной нагрузкой, без повреждений, выдерживать короткие замыкания в сети, обеспечивать нагрузку с соответствующим напряжением тока (без чрезмерного падения напряжения тока) и обеспечивать работоспособность защитных приспособлений во время недостатка заземления. Именно поэтому производится скрупулёзный и точный расчёт сечения кабеля по мощности, что сегодня можно сделать при помощи нашего онлайн-калькулятора достаточно быстро.

Вычисления делаются индивидуально по формуле расчёта сечения кабеля отдельно для каждого силового кабеля, для которого нужно подобрать определённое сечение, или для группы кабелей со схожими характеристиками. Все методы определения размеров кабеля в той или иной степени следуют основным 6 пунктам:

  • Сбор данных о кабеле, условиях его установки, нагрузки, которую он будет нести, и т. д
  • Определение минимального размера кабеля на основе расчёта силы тока
  • Определение минимального размера кабеля основанные на рассмотрении падения напряжения тока
  • Определение минимального размера кабеля на основе повышении температуры короткого замыкания
  • Определение минимального размера кабеля на основе импеданса петли при недостатке заземления
  • Выбор кабеля самых больших размеров на основе расчётов пунктов 2, 3, 4 и 5

Онлайн калькулятор расчета сечения кабеля по мощности

Чтобы применить онлайн калькулятор расчёта сечения кабеля необходимо произвести сбор информации, необходимой для выполнения расчёта размеров. Как правило, необходимо получить следующие данные:

  • Детальную характеристику нагрузки, которую будет поставлять кабель
  • Назначение кабеля: для трёхфазного, однофазного или постоянного тока
  • Напряжение тока системы и (или) источника
  • Полный ток нагрузки в кВт
  • Полный коэффициент мощности нагрузки
  • Пусковой коэффициент мощности
  • Длина кабеля от источника к нагрузке
  • Конструкция кабеля
  • Метод прокладки кабеля

Таблицы сечения медного и алюминиевого кабеля

При определении большинства параметров расчётов пригодится таблица расчёта сечения кабеля, представленная на нашем сайте. Так как основные параметры рассчитываются на основании потребности потребителя тока все исходные могут быть достаточно легко посчитаны. Однако так же важную роль влияет марка кабеля и провода, а также понимание конструкции кабеля.

Основными характеристиками конструкции кабеля являются:

  • Материал-проводника
  • Форма проводника
  • Тип проводника
  • Покрытие поверхности проводника
  • Тип изоляции
  • Количество жил

Ток, протекающий через кабель создаёт тепло за счёт потерь в проводниках, потерь в диэлектрике за счёт теплоизоляции и резистивных потерь от тока. Именно поэтому самым основным является расчёт нагрузки, который учитывает все особенности подвода силового кабеля, в том числе и тепловые. Части, которые составляют кабель (например, проводники, изоляция, оболочка, броня и т. д.), должны быть способны выдержать повышение температуры и тепло, исходящее от кабеля.

Пропускная способность кабеля — это максимальный ток, который может непрерывно протекать через кабель без повреждения изоляции кабеля и других компонентов. Именно этот параметр и является результатом при расчёте нагрузки, для определения общего сечения.

Кабели с более большими зонами поперечного сечения проводника имеют более низкие потери сопротивления и могут рассеять тепло лучше, чем более тонкие кабели. Поэтому кабель с 16 мм2 сечения будет иметь большую пропускную способность тока, чем 4 мм2 кабель.

Однако такая разница в сечении — это огромная разница в стоимости, особенно когда дело касается медной проводки. Именно поэтому следует произвести очень точный расчёт сечения провода по мощности, чтобы его подвод был экономически целесообразным.

Для систем переменного тока обычно используется метод расчёта перепадов напряжения на основе коэффициента мощности нагрузки. Как правило, используются полные токи нагрузки, но если нагрузка была высокой при запуске (например, двигателя), то падение напряжения на основе пускового тока (мощность и коэффициент мощности, если это применимо), должны также быть просчитаны и учтены, так как низкое напряжение так же является причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования, несмотря на современные уровни его защиты.

Видео-обзоры по выбору сечения кабеля



Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, 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.

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.

– 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 автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Похожие темы:

Расчет сечения кабеля | Таблицы, формулы и примеры

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3x1,5 и ABБбШв 4x16

Трехжильный кабель BBГнг 3x1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3x1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4x16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) · Кс · Кз,

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм2.

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3x1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).

Для трехфазной сети используется другая формула:

I=P/(U√3cos φ),

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3x1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм2. У кабеля BBГнг 3x1,5 одна жила имеет сечение S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4x16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм2. У кабеля ABБбШв 4x16 сечение одной жилы равно:

S = π · r2 = 3,14 · (4,5/2)2 = 15,89 мм2.

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры


Вы планируете заняться или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Содержание статьи:

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 в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Галерея изображений

Фото из

Различные виды кабеля для устройства проводки

Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации

Число жил в различных марках кабеля

Варианты многожильного кабеля

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.

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

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.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

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

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

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 = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

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

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр 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 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.

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)

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.

Галерея изображений

Фото из

Помещение с максимальным числом бытовой техники

Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов

Подключение мощных энергопотребителей

Блок-розетка для маломощного оборудования

Варочная поверхность требует правильного подключения

Силовая электролиния для стиральной машины

Отдельные силовые ветки для холодильников

Мощные потребители энергии в санузлах и ванных

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:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

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

I = P/Uл,

Где:

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

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

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

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

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

  1. Uл = 220 В для однофазного напряжения.
  2. Uл = 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.

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)

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 .

Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)

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.

Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле

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

Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле

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

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников

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

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)

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 * √Тпв

где Tпв — 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 особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: 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.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380 В

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

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

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

Iтех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 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:

Iтех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 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:

Iф = 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 .

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%.

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 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;
  • Uпад – напряжение падения, В;
  • U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.

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.

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

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:

Uпад = 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.

по мощности, силе тока, длине

В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.

От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.

Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.

В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.

Содержание статьи

Расчет по мощности электроприборов

Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.

Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8

Где:

  • Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
  • (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
  • 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко

Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.

Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля

Расчет для алюминиевого проводаРасчет для медного провода

Выбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.

На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.

Расчет сечения кабеля по силе тока

Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.

Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.

Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos

Где:

  • I- сила тока
  • U – напряжение в сети
  • Cos – коэффициент мощности

Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.

Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.

Соотношения диаметра жил к токовым нагрузкам

Расчет по длине кабеля

В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.

Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:

  • R=(p×L)÷S, где p — удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
  • L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
  • S- площадь поперечного сечения кабеля.

Далее производится расчет потери напряжения, где сила тока умножается на сопротивление, полученное при расчете. Полученное значение делится на величину напряжение в сети и умножается на 100%.

Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.

В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.

Видео по расчету сечения кабеля

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Расчет сечения кабеля по току

Без электричества жизнь современного человека представить сейчас просто невозможно. Но при небрежном отношении к себе оно способно становиться не другом, а смертельно опасным врагом. Даже на бытовом уровне эксплуатация электрических сетей, систем и приборов требует строгого соблюдения целого ряда непреложных правил.

Расчет сечения кабеля по токуРасчет сечения кабеля по току

И, кстати, одним из наиболее уязвимых мест именно в сфере конечного потребления электроэнергии, то есть в жилых домах и квартирах, является электропроводка. А именно – неправильно выполненный расчет сечения кабеля по току нагрузки, из-за чего чаще всего случаются аварии с очень тяжелыми, а иногда – и трагичными последствиями.

Проблема часто в том, что владельцы жилья попросту не видят связи между сечением проводника и мощностью подключаемой нагрузки: «идет ток – и ладно». Встречаются и такие ситуации, когда при строительстве подрядчики явно «халтурили», и, пытаясь максимально сэкономить на материалах, скрытно уложили некачественные или не соответствующие проекту провода. Сплошь и рядом случаи, когда продолжает эксплуатироваться старая проводка, смонтированная может быть и правильно, но когда-то очень давно, то есть явно не рассчитанная на современную насыщенность жизни людей электрическими бытовыми приборами.

В настоящей публикации будет рассмотрено несколько путей оценки соответствия сечения проводника реальным условиям эксплуатации электроприборов.

Несколько базовых понятий

А для чего вообще необходимо рассчитывать сечение проводов? Нельзя ли ограничиться подбором «на глаз»?

Нет, нельзя, так как совсем несложно впасть в две крайности:

  • Проводник недостаточного сечения начинает сильно перегреваться. Это ведет к оплавлению изоляции проводки, созданию условий для самовозгорания, для коротких замыканий. Все это становится причиной разрушительных пожаров, часто сопровождающихся человеческими трагедиями.
  • Проводники избыточного диаметра, безусловно, такими опасностями не грозят. Но зато они и существенно дороже (особенно если разговор идет о медных кабелях), и не столь удобны в работе. Получаются совершенно неоправданные материальные и трудовые затраты.

Так что руководствоваться следует принципом разумной достаточности. Тем более что произвести необходимые вычисления – по силам каждому, кто хоть немного разбирается в азах математики и физики.

Для начала вспомним некоторые понятия, многим, наверное, и без того хорошо известные. Но просто для того, чтобы в дальнейшем изложении не появилось разночтений.

Провода одножильные и многожильные

С этим вопросом часто бывает путаница, в том числе в статьях, опубликованных на интернет-сайтах.

Итак, в качестве проводника в проводах и кабелях может использоваться одна проволока —  с точки зрения электрической проводимости — это оптимальный вариант.

Но для достижения гибкости кабельной продукции приходится использовать более сложные конструкции – множество тонких проволочек, обычно скрученных при этом в «косичку». Чем больше таких проволочек – тем более гибким получается проводник.

Однако, это не следует путать с многожильностью провода. Под отдельной жилой подразумевается именно отдельный проводник. Чтобы стало понятнее – смотрим на иллюстрацию.

На картинке ниже – примеры одножильного провода. Просто с левой стороны – жесткий однопроволочный, а с правой – более гибкий многопроволочный вариант.

И слева, и справа - это одножильный провод.И слева, и справа — это одножильный провод.

Если провод (кабель) конструктивно совмещает два изолированных друг от друга проводника или больше, он становится двухжильным, трехжильным и т.п. Но он также может оставаться одно- или многопроволочным.

Двухжильный многопроволочный проводДвухжильный многопроволочный провод

Аналогичная ситуация и с кабелями. По определению, кабель – это конструкция из нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в общую изолирующую и защитную оболочку. А вот проводники также могут быть одно- или многопроволочными.

Трехжильные силовые кабели – с однопроволочными или многопроволочными жиламиТрехжильные силовые кабели – с однопроволочными или многопроволочными жилами

Жесткие однопроволочные изделия хороши для неподвижных участков проводки, например, вмуровываемых в стены. Многопроволочные провода и кабели отлично подходят для тех участков, где бывает нужна подвижность — типичным примером являются шнуры питания бытовой техники и осветительных приборов.

Итак, все последующие расчеты будут вестись для сечения жилы провода или кабеля.

При оценке условий расположения проводов в дальнейшем могут быть варианты, когда придется представлять разницу, например, между тремя одножильными проводами, протянутыми в одной трубе, или одним трехжильным кабелем.

Диаметр и площадь поперечного сечения провода

Два взаимосвязанных параметра, которые порой по неопытности путают. Смотрим на схему – по ней все станет понятно.

Слева – диаметр проводника (жилы), измеряется в миллиметрах. Справа – площадь поперечного сечения проводника, измеряется в мм².Слева – диаметр проводника (жилы), измеряется в миллиметрах. Справа – площадь поперечного сечения проводника, измеряется в мм².

Во всех справочника обычно используется параметр сечения, так как именно по этому критерию производится классификация различных марок проводов и кабелей.

Но это хорошо, если известна марка кабеля (провода). Если нет, то сечение остается подсчитать, опираясь на диаметр, который можно измерить штангенциркулем или микрометром.

Диаметр жилы (проволоки) поддается обычному измерению. Площадь сечения – только расчёту.Диаметр жилы (проволоки) поддается обычному измерению. Площадь сечения – только расчёту.

Формулу площади круга должны, наверное, помнить все. Но тем не менее – приведем ее на всякий случай.

Sc = π × d² / 4 ≈ 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 ×

Знак «примерно равно» применен только потому, что взято округление числа π до сотых, всем известное значение π ≈ 3,14. Но в нашем случае такой точности – более чем достаточно!

Это формула сечения однопроволочного проводника. А если нужно найти сечение неизвестного провода, с многопроволочной жилой?

Тоже ничего сложного. Жила распушается, чтобы появилась возможность подсчитать количество проволочек в «косичке». И останется только микрометром или штангенциркулем промерить диаметр одной проволочки.

Sc = n × π × d² / 4 ≈ n × 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × n × d²

где n – это количество проволочек в одной жиле.

Калькулятор пересчёта диаметра проводника в площадь его поперечного сечения

Перейти к расчётам

Основные электрические параметры цепи

При проведении расчетов нам могут понадобиться формулы, показывающими взаимосвязь между основными электрическими параметрами.

  • Базовой формулой для цепей переменного и постоянного тока является известный закон Ома, гласящий¸ что сила тока в проводнике (на участке цепи) прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

I = U / R

I — сила тока, ампер, А.

U — напряжение (разность потенциалов), вольт, В.

R — электрическое сопротивление, ом, Ом.

Из этой формулы несложно вывести другие:

U = I × R

R = U / I

  • Теперь обратимся к мощности электрического тока.

Для начала – работа, выполняемая электрическим током. Она равна произведению силы тока на напряжение и на длительность промежутка времени, в течение которого она выполнялась.

А = I × U × Δt

А — работа электрического тока, джоулей, Дж.

Δt — длительность периода, секунд, с.

Но более наглядной величиной всегда является мощность, то есть показатель работы, выполненной за единицу времени, например, секунду.

P = A / Δt = I × U × Δt / Δt = I × U

P — мощность электрического тока, джоулей в секунду или ватт, Вт.

  • Отсюда напрашивается целый каскад производных формул, описывающих взаимосвязи напряжения, силы тока, сопротивления и мощности между собой. Чтобы не перечислять все формулы «в столбик», можно привести хорошо понятное графическое их представление.
Графическое представление формул взаимосвязей основных электрических параметров.Графическое представление формул взаимосвязей основных электрических параметров.
  • Вернемся к сопротивлению проводника. Как оно выражается через ток и напряжение – мы уже знаем.

Но оно в первую очередь зависит от материала изготовления проводника и его геометрических размеров. Описывается эта зависимость следующей формулой:

R = ρ × L / S

ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник. Показывает, какое сопротивление имеет проводник длиной 1 метр с площадью поперечного сечения 1 мм².

Как правило, на практике в электротехнике чаще всего встречаются алюминий и медь. Реже применяются стальные проводники, но обычно – лишь в качестве каких-то токонесущих деталей электротехнической арматуры.

Для алюминия удельное сопротивление равно 0,029 Ом×м, у меди оно пониже – 0,0175 Ом×м.

L — длина линии (участка цепи) метров, м.

S — площадь поперечного сечения проводника, мм²

Эти соотношения полезно знать, так как иногда приходится оценивать собственные резистивные потери мощности на линиях большой протяженности.

  • Акцентируем внимание еще на одном взаимоотношении, которое, в принципе, уже было рассмотрено выше. Это – количество тепла, выделяемое проводником при прохождении по нему электрического тока. Описывается уравнением Джоуля-Ленца.

Q = I² × R × Δt

Как видно, нагрев проводника (Q) лежит в квадратичной зависимости от силы тока (I) и от сопротивления (R). Понятно, что при всех остальных равных параметрах медный провод будет иметь более низкое сопротивление, нежели алюминиевый, то есть при одинаковой нагрузке греться станет существенно меньше.

Так оно и есть – это будет очень хорошо заметно дальше, при работе с таблицами.

  • Можно еще вспомнить понятие плотности тока. Здесь все относительно просто – это количество ампер на единицу площади сечения проводника. Этот термин будет задействован в одном из способов оценки проводки.

Далеко не все их показанных формул и определений понадобятся для правильного подбора сечения проводника. Но зато они помогают более «рельефно» представить взаимосвязи между разными величинами.

Материалы изготовления проводки

Об этом уже вкратце говорилось – в подавляющем большинстве случаев используются медь и алюминий. Провода из иных металлов и сплавов если и встречаются, то имеют очень узкую специализацию.

Медь выигрывает у алюминия практически по всем статьям!Медь выигрывает у алюминия практически по всем статьям!

Сравнение меди и алюминия практически по всем статьям показывает ее преимущество.

  • Удельное сопротивление даже просто в «чистом виде» у меди практически в полтора раза ниже.
  • Оба этих металла от контакта с кислородом покрываются тонким слоем окислов. Однако, к меди этот слой практически не становится препятствием для токопроводимости. То есть в местах контактных соединений особых проблем не возникает (низкое переходное сопротивление).

А вот окислы алюминия по своим качествам близки к диэлектрикам. И проводимость обеспечивается только тем, что этот слой очень тонок. В местах механических контактов проблем  значительно больше. Поэтому рекомендуется зачистка проводников, а также использование специальных смазок, предотвращающих поверхностную коррозию алюминия.

  • Медь прочнее алюминия. Она в меру пластична, что позволяет достигать надёжных контактов при обжиме. Сломать медный проводник механическим воздействием – довольно сложно.

Переломить же алюминиевый провод можно буквально через несколько изгибов по одному месту. Недостаток упругости этого металла (слишком уж высокая пластичность) приводит к тому, что после выполнения скруток или обжима в клеммах, то есть при стабилизировавшейся механической нагрузке, алюминий продолжает «течь». А это значит, что надежность механических контактных соединений всегда постоянно снижается и требует регулярной подтяжки.

  • Оптимальный вариант контактов для любого металла – это сварка или пайка. Но и по этим позициям медь впереди. Произвести пайку меди можно, не прибегая к каким-то сложным технологическим приёмам. Пайка или сварка алюминия требует использования специальных припоев и флюсов, и неопытному человеку выполнить эту операцию – крайне затруднительно.
  • Единственные позиции, по которым алюминий обходит медь – он втрое легче и значительно дешевле. Этим и объясняется его широкое использование в эпоху массового городского многоэтажного строительства. Сейчас же по действующим СНиП в качестве проводки в жилых домах должна использоваться исключительно медь.

Как правильно определить сечение провода

С теорией закончили. Пора переходить к основному вопросу темы – как же определить требуемое сечение токонесущей жилы для различных условий эксплуатации электропроводки.

Здесь возможны несколько вариантов поиска нужного результата.

Выбрать можно тот, который покажется наиболее удобным или подходящим к конкретному случаю.

Расчет через допустимую плотность тока

Изо всего изложенного выше уже должно быть понятно, что главным ограничителем при выборе требуемого сечения является резистивный нагрев проводников, способный привести к плавлению изоляции, к коротким замыканиям, к перегреву окружающих материалов вплоть до вероятности самовозгорания.

То есть выбираемое сечение провода должно исключать подобные явления.

Проведение точных теплотехнических расчетов – дело очень непростое. Но специалисты уже многое сделали в этом плане, так что можно воспользоваться их наработками.

В частности, ими просчитана безопасная плотность тока, которая не вызывает опасного нагрева проводника до температур, способных вызвать плавление наиболее распространенной в наше время ПВХ или ПЭ изоляции.

Так, для проводников, находящихся в условиях условной комнатной температуры (+20℃), эта плотность тока составляет:

Материал проводовОптимальная плотность тока, А/мм²
Расположение проводкиОткрытаяЗакрытая
Алюминий3.53
Медь54

Сразу оговорим разницу между открытой и закрытой проводками.

  • Открытая встречается не столь часто. Она прокладывается по стенам или потолкам на хомутах или изоляторах, может быть воздушной — самонесущей или же удерживаться несущим тросом. К открытым проводкам можно отнести и сетевые шнуры, удлинители, если, конечно, они не намотаны на катушки, бобины и т.п.
  • Все остальное, по сути – это закрытая проводка: расположенная к кабель-каналах, коробах или гофротрубах, вмурованная в стены, проложенная в грунте и т.п. Иными словами, в любых условиях, где отсутствует нормальный теплоотвод. С опорой на этот критерий к закрытой проводке следует отнести и те участки, которые располагаются в распределительных щитах и монтажных коробках – нормального теплообмена здесь тоже нет.

Выше не зря было оговорено, что указанные показатели справедливы для комнатной температуры. Случается, что проводку приходится прокладывать в помещениях с особым температурным режимом, то есть в которых поддерживается нагрев выше обычного (предбанники, сушилки, оранжереи и т.п.) В таком случае в значение допустимой плотности тока вносятся коррективы – применяется коэффициент 0,9 на каждые 10 градусов температуры свыше + 20 ℃.

Например, на какую плотность тока следует ориентироваться, если планируется проложить медную проводку в кабель-канале для подключения ТЭНа в сушилке, в которой будет поддерживаться температура +50 ℃?

По таблице плотность тока G для закрытой медной проводки равна 4 А/мм².

Разница между нормой температуры и планируемым режимом равна

50 – 20 = 30 ℃.

То есть понижающий коэффициент должен быть учтен трижды. Но столько это означает не 0,9 × 3, а 0,9³:

G = 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 4 × 0,9³ = 4 × 0,729 = 2,92 А/мм²

На этот показатель плотности и придется ориентироваться для создания безопасной в данных условиях проводки.

Еще один пример.  Скажем, в уже рассмотренных условиях проводка прокладывается для подключения двух обогревателей мощностью по 750 ватт каждый.

Суммарная нагрузка по мощности на линию получается:

Р = 750 + 750 = 1500 Вт

Пересчитаем ее в необходимый ток при напряжении 220 вольт:

I = P / U = 1500 / 220 = 6.8 А

Нормальная плотность тока для таких условий эксплуатации была нами подсчитана – 2,92 А/мм². То есть ничего уже не стоит подсчитать то сечение медной жилы, которое обеспечит безопасную плотность:

S = I / G = 6.8 / 2.92 = 2.33 мм²

Естественно, полученное значение приводится к ближайшему с округлением в большую сторону. То есть для прокладки проводки в указанных условиях подойдет медный провод сечением 2.5 мм².

В принципе, по такому же принципу можно проводить расчеты и для любых других помещений. В том числе для линий, к которым планируется подключить несколько электрических приборов различной мощности.

При этом суммарную мощность линии можно подсчитать так:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) × Кс × Кз

В скобках — мощности подключаемых к линии электроприборов, от 1 до n.

Кс – так называемый коэффициент спроса. Вряд ли все подключенные в линии приборы будут работать одновременно. То есть этот коэффициент учитывает вероятность их одновременного включения.

Расчет этого коэффициента – задача непростая, так как учитывает немало нюансов. Но так как наша публикация предназначена для электриков-любителей, которые в своей работе наверняка ограничиваются своими небольшими жилыми владениями, можно задачу упростить. А конкретно: при двух приборах коэффициент оставляем равным единице. При трех ÷ четырех – 0,8. Пять ÷ шесть – 0,75. Большего количества потребителей на линии в условиях дома или квартиры вряд ли встретится, но на всякий случай, если вдруг… – коэффициент 0,7.

Кз – коэффициент запаса. Величина необязательная. Но рачительный хозяин может подумать и наперед, что, возможно, через год-другой к этой же линии придется подключать и дополнительную нагрузку, о которой пока можно только догадываться. Так что имеет смысл сразу заложить резерв, приняв коэффициент, например, от 1,5 до 2,0. Но, повторимся, дело – добровольное, и этот коэффициент можно вообще исключить из расчетов.

Еще один важный нюанс. Реальная мощность электрического прибора может оказаться выше номинальной, указанной в паспорте. Это связано с понятиями активной и реактивной мощностей.

Не будем вдаваться особо в физику этого явления, скажем лишь, что полная мощность для некоторых типов нагрузки рассчитывается по формуле:

Pп = Pn / cos φ

Pп — полная мощность;

Pn — указанная в паспорте номинальная мощность;

cos φ — коэффициент мощности, равный косинусу угла φ — смещения фаз тока и напряжения.

Такое смещение свойственно приборам с мощным электроприводом, с высокой индуктивной нагрузкой (трансформаторами, дросселями). Значение cos φ для такой техники также указывается в паспорте изделия.

Значения номинальной мощности и cos φ на шильдике асинхронного двигателяЗначения номинальной мощности и cos φ на шильдике асинхронного двигателя

В бытовых условиях подобные приборы встречаются нечасто, но все же если линия проводится, скажем, для питания мощного насоса, компрессора, электродвигателя, для сварочного поста – лучше этим показателем не манкировать.

А теперь можно попробовать произвести полный расчет с учетом всего сказанного выше. Для этого читателю предлагается онлайн-калькулятор.

В поля ввода программы необходимо ввести запрашиваемые данные:

  • Какая проводка будет использоваться: медная или алюминиевая, расположенная открыто или закрытая.
  • Напряжение в планируемой линии.
  • Если в помещении предполагается какой-то специфический температурный режим, то это следует указать – выбрать из предлагаемых вариантов. Температура в комнате ниже +25℃ будет считаться нормальной – она стоит в перечне первой и учитывается по умолчанию.
  • Далее, указывается мощность планируемой к подключению нагрузки. Предусмотрено до 6 разных единиц – для бытовых условий этого обычно достаточно. При этом если поле не заполняется, то мощность считается равной нулю, то есть поле в расчет не принимается.

Два последних поля позволяют учесть нагрузку с реактивной составляющей мощности, если таковая есть. Для этого помимо номинала необходимо указать и значение cos φ. По умолчанию cos φ = 0, то есть как для обычной активной нагрузки.

  • В зависимости от количества подключаемых к линии приборов в алгоритме автоматически учитывается коэффициент спроса.
  • Наконец, пользователь может заложить резерв мощности, повысив коэффициент запаса, от 1 до 2 с шагом 0,1.

Результат расчета будет выдан в квадратных миллиметрах сечения жилы провода (кабеля) с точностью до сотой. Естественно, после этого придется сделать округление до ближайшего стандартного размера в большую сторону.

Калькулятор расчета площади сечения токонесущей жилы кабеля или провода

Поиск нужного сечения кабеля с помощью таблиц

Не все и не всегда любят заниматься самостоятельными расчетами. Таким пользователям можно порекомендовать воспользоваться таблицами.

По сути, это те же расчеты, выполненные специалистами по приведённым формулам. Но только для удобства их результаты сведены в табличное представление.

Например, таблица для определения допустимого сечения (и соответствующего диаметра) жилы исходя из мощности нагрузки и (или) значения силы тока для переменного напряжения 220 вольт (ОП и ЗП — открытая и закрытая проводка соответственно):

Мощность нагрузки, ВтТок, АМЕДЬАЛЮМИНИЙ
ОПЗПОПЗП
S, мм ²d, ммS, мм ²d, ммS, мм ²d, ммS, мм ²d, мм
1000,430,090,330,110,370,120,400,140,43
2000.870,170,470,220,530,250,560.290,61
3001,300,260,580,330,640,370,690,430,74
4001,740,350,670,430,740,500,800,580,86
5002.170,430,740,540,830,620,890.720,96
7503,260,650,910,821,020,931,091,091,18
10004,350,871,051,091,181,241,261,451,36
15006,521,301,291,631,441,861,542,171,66
20008,701,741,492,171,662,481,782,901,92
250010,872,171,662,721,863,111,993.622,15
300013.042,611,823,262,043,732.184,352,35
350015,223,041,973,802,204,352,355.072,54
400017.393,482,104,352,354.972.525,802.72
450019,573,912,234,892,505,592,676,522,88
500021,744,352,355,432,63_6,212,817.253,04
600026.095,222,586,522,887,453,088,703,33
]00030,436,092,787,613,118,703,3310,143,59
800034.786,962,988,703,339,943,5611,593,84
900039.137,833,169,783,5311,183,7713,044,08
1000043,488,703,3310,873,7212,423,9814.494,30

Чаще встречаются несколько иные таблицы. В них приведены стандартные сечения выпускаемой кабельной продукции, и соответствующие им допустимые значения силы тока и мощности нагрузки.

Вот такая таблица для кабелей с медными жилами:

Сечение токонесущей жилы, мм ²Напряжение 220 ВНапряжение 380 В
I, AP, кВтI, AP, кВт
1.5194.11610.5
2.5275.92516.5
4388.33019.8
64610.14026.4
107015.45033
168518.77549.5
2511525.39059.4
3513529.711575.9
5017538.514595.7
7021547.3180118.8
9526057.2220145.2
12030066260171.6

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводниками:

Сечение токонесущей жилы, мм ²Напряжение 220 ВНапряжение 380 В
I, AP, кВтI, AP, кВт
2.5204,41912,5
4286,12315,1
6367,93019,8
105011,03925,7
166013,25536,3
258518,77046,2
3510022,08556,1
5013529,711072,6
7016536,314092,4
9520044,0170112,2
12023050,6200132,2

Есть таблицы, которые сразу учитывают количество токонесущих жил в одном кабель-канале (коробе, трубе и т.п.). То есть принимается в расчет взаимное тепловое влияние в условиях ограниченности теплоотвода.

Такая таблица для медных кабелей показана ниже.

(Сокращения: ОЖ – одножильный, ДЖ – двужильный, ТЖ – трехжильный).

Сечение токонесущей жилы, мм²Ток, А, для проводов, проложенных
открытов одном кабель-канале
2×ОЖ3×ОЖ4×ОЖ1×ДЖ1×ТЖ
0.511-----
0.7515-----
1171615141514
1.2201816151614.5
1.5231917161815
2262422202319
2.5302725252521
3343228262824
4413835303227
5464239343731
6504642404034
8625451464843
10807060505550
161008580758070
251401151009010085
35170135125115125100
50215185170150160135
70270225210185195175
95330275255225245215
120385315290260295250

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводами:

Сечение токонесущей жилы, мм²Ток, А, для проводов, проложенных
открытов одном кабель-канале
2×ОЖ3×ОЖ4×ОЖ1×ДЖ1×ТЖ
2211918151714
2.5242019191916
3272422212218
4322828232521
5363230272824
6393632303126
8464340373832
10605047394238
16756060556055
251058580707565
3513010095859575
50165140130120125105
70210175165140150135
95255215200175190165
120295245220200230190

При желании можно отыскать таблицы более узкой специализации, например, для воздушной прокладки проводов или для подземной, причем — еще и с учетом теплоотводных качеств того или иного грунта. Но не станем ими перегружать настоящую публикацию – она рассчитана все же на начинающих электриков, которые в своем дебюте выполняют задачи попроще.

Некоторые мастера и вовсе рекомендуют брать во внимание упрощенный вариант таблицы сечений проводов и кабелей, используемых для домашней проводки. Вот такой:

Сечение жилы медного провода, мм ² (в скобках - алюминиевого)Максимальный ток при длительной нагрузке, АМаксимальная мощность нагрузки. кВтНоминальный ток защиты автомата, АПредельный ток защиты автомата, АСфера применения в условиях дома (квартиры)
1,5 (2,5)194.11016приборы освещения, сигнализации
2,5 (4,0) 275.91625розеточные блоки, системы подогрева полов
4,0 (6,0)388.32532мощное климатическое обрудование, водонагреватели, стиральные и посудомоечные машины
6,0 (10,0)4610.13240электроплиты и электродуховки
10,0 (16,0)7015.45063входные линии электропитания

По большому счету, так оно обычно и получается.
Но напоследок рассмотрим еще один важный нюанс.

Возможная поправка сечения жилы на сопротивление линии

Любой проводник обладает собственным сопротивлением – об этом мы говорили в самом начале статьи, когда приводили значения удельного сопротивления материалов, меди и алюминия.

Оба этих металла обладают весьма достойной проводимостью, и на участках небольшой протяженности собственное сопротивление линии не оказывает сколь-нибудь значимого влияния на общие параметры цепи. Но если планируется прокладка линии большой протяженности, или, например, изготавливается удлинитель-переноска большой длины для работы на значительном удалении от дома, то собственное сопротивление желательно просчитать, и сравнить вызываемое им падение напряжения с напряжением питания. Если падение напряжения получается более 5% от номинала напряжения в цепи, правила эксплуатации электроустановок предписывают брать кабель с жилами большего сечения.

Например, изготавливается переноска для сварочного инвертора. Если сопротивление самого кабеля будет чрезмерным, провода под нагрузкой будут сильно перегреваться, а напряжения и вовсе может оказаться недостаточно для корректной работы аппарата.

Собственное сопротивление кабеля можно вычислить по формуле:

Rk = 2 × ρ × L / S

Rk — собственное сопротивление кабеля (линии), Ом;

2 — длина кабеля удваивается, так как учитывается весь путь прохождения тока, то есть «туда и обратно»;

ρ — удельное сопротивление материала жил кабеля;

L — длина кабеля, м;

S — площадь поперечного сечения жилы, мм².

Предполагается, что нам уже известно, с каким током придется иметь дело при подключении нагрузки — об этом уже не раз рассказывалось в настоящей статье.

Зная силу тока, несложно по закону Ома вычислить падение напряжения, а затем сравнить его с номиналом.

Ur = Rk × I

ΔU (%) = (Ur / Uном) × 100

Если проверочный результат получается более 5%, то следует увеличить сечение жил кабеля на один шаг.

Быстро провести такую проверку поможет еще один онлайн-калькулятор. Дополнительных пояснений он, думается, не потребует.

Калькулятор проверки падения напряжения на линии большой протяженности

Перейти к расчётам

Как уже говорилось, при значении до 5% можно ничего не менять. Если получается больше – увеличивается сечение жилы кабеля, также с последующей проверкой.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, были рассмотрены основные вопросы, касающиеся необходимого сечения кабеля в зависимости от планируемой нагрузки на него. Читатель волен выбрать любой из предлагаемых способов расчета, какой ему больше понравится.

Завершим статью видеосюжетом на эту же тему.

Видео: Основные правила выбора сечения проводов

Площадь поперечного сечения в диаметре пересечение круга пересечение диаметр поперечного сечения электрический кабель формула проводника диаметр провода и расчетное сечение проводки и расчетное сечение AGW American Wire Gauge Толстая площадь сплошного провода формула удельное сопротивление многожильный провод литц длина ток

Площадь поперечного сечения к диаметру преобразование круг пересечение поперечное сечение диаметр электрический кабель формула проводника диаметр провода и сечение проводки и расчетное сечение AGW American Wire Gauge толстая площадь сплошного провода формула удельное сопротивление многожильный провод длина литц ток - sengpielaudio Sengpiel Berlin

Преобразование и расчет - поперечное сечение <> диаметр

Диаметр кабеля по окружности площадь поперечного сечения и наоборот





электрический кабель , провод , провод , шнур , строка , проводка и веревка

Поперечное сечение - это просто двухмерный вид среза через объект.
Часто задаваемый вопрос: как преобразовать диаметр круглого провода d = 2 × r в площадь поперечного сечения круга
или площадь поперечного сечения A (плоскость среза) в кабель диаметр d ?
Почему значение диаметра больше, чем значение площади? Потому что это не то же самое.
Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения провода.

Требуемое поперечное сечение электрической линии зависит от следующих факторов:
1) Номинальное напряжение.Чистая форма. (Трехфазный (DS) / AC (WS))
2) Предохранитель - резервный восходящий поток = Максимально допустимый ток (А)
3) По графику передаваемая мощность (кВА)
4) Длина кабеля в метрах (м)
5) Допустимое падение напряжения (% от номинального напряжения)
6) Материал линии. Медь (Cu) или алюминий (Al)
Используемый браузер не поддерживает JavaScript.
Вы увидите программу, но функция работать не будет.

«Единицей» обычно являются миллиметры, но также могут быть дюймы, футы, ярды, метры (метры),
или сантиметры, если за площадь принять квадрат этой меры.

Литц-провод (многожильный провод), состоящий из множества тонких проводов, требует на 14% большего диаметра по сравнению со сплошным проводом.


Площадь поперечного сечения не диаметр.



Поперечное сечение - это площадь.
Диаметр - это линейная мера.
Это не может быть то же самое.

Диаметр кабеля в миллиметрах
- это не поперечное сечение кабеля в
квадратных миллиметрах.


Поперечное сечение или площадь поперечного сечения - это площадь такого разреза.
Это не обязательно должен быть круг.

Имеющийся в продаже размер провода (кабеля) как площадь поперечного сечения:
0,75 мм 2 , 1,5 мм 2 , 2,5 мм 2 , 4 мм 2 , 6 мм 2 , 10 мм 2 , 16 мм 2 .
Расчет поперечного сечения A , ввод диаметра d = 2 r :

r = радиус провода или кабеля
d = 2 r = диаметр провод или кабель
Расчет диаметра d = 2 r , вход в сечение A :

Жила (электрокабель)
Есть четыре фактора, которые влияют на сопротивление проводника:
1) площадь поперечного сечения проводника A , рассчитанная по диаметру d
2) длина проводника
3) температура в проводнике
4) материал, составляющий проводник

Нет точной формулы для минимального сечения провода из максимального тока .
Это зависит от многих обстоятельств, таких как, например, если расчет выполняется для постоянного, переменного тока или
даже для трехфазного тока, свободно ли отпускается кабель или проложен под землей
. Кроме того, это зависит от температуры окружающей среды, допустимой плотности тока и допустимого падения напряжения
, а также от наличия одножильного или гибкого провода. И всегда есть хороший, но неудовлетворительный совет
использовать по соображениям безопасности более толстый и, следовательно, более дорогой кабель
.Общие вопросы касаются падения напряжения на проводах.

Падение напряжения Δ В

Формула падения напряжения с удельным сопротивлением (удельным сопротивлением) ρ (rho):


Δ V = I × R = I × (2 × l × ρ / A )

I = Ток в амперах
l = Длина провода (кабеля) в метрах (умноженная на 2, потому что всегда есть обратный провод)
ρ = rho, удельное электрическое сопротивление (также известное как удельное электрическое сопротивление или объемное
удельное сопротивление) меди = 0.01724 Ом × мм 2 / м (также Ом × м)
(Ом для l = длина 1 м и A = 1 мм 2 площадь поперечного сечения провода) ρ = 1/ σ
A = Площадь поперечного сечения в мм 2
σ = сигма, электрическая проводимость (электропроводность) меди = 58 S · м / мм 2

Количество сопротивлений
R = сопротивление Ом
ρ = удельное сопротивление Ом × м
l = двойная длина кабеля м
A = поперечное сечение мм 2

Производная единица удельного электрического сопротивления в системе СИ ρ - Ом × м, сокращенная от прозрачный Ω × мм / м.
Электропроводность, обратная величине удельного электрического сопротивления.

Электропроводность и электрическое сопротивление κ или σ = 1/ ρ
Электропроводность и электрическое сопротивление
ρ = 1/ κ = 1/ σ

Разница между удельным электрическим сопротивлением и электропроводностью

Проводимость в сименсах обратно пропорциональна сопротивлению в омах.

Чтобы использовать калькулятор, просто введите значение.
Калькулятор работает в обоих направлениях знака .

Значение электропроводности (проводимости) и удельного электрического сопротивления
(удельное сопротивление) зависит от температуры материала постоянной. В основном его дают при 20 или 25 ° C.

Сопротивление = удельное сопротивление x длина / площадь

Удельное сопротивление проводников изменяется с температурой.
В ограниченном температурном диапазоне это примерно линейно:

, где α - температурный коэффициент, T - температура и T 0 - любая температура,
, например T 0 = 293,15 K = 20 ° C, при котором известно удельное электрическое сопротивление ρ ( T 0 ).

Преобразование сопротивления в электрическую проводимость
Преобразование обратного сименса в ом
1 Ом [Ом] = 1 / сименс [1 / S]
1 сименс [S] = 1 / Ом [1 / Ом]

Чтобы использовать калькулятор, просто введите значение.
Калькулятор работает в обоих направлениях знака .

1 миллисименс = 0,001 МО = 1000 Ом

Математически проводимость является обратной или обратной величине сопротивления:

Символ проводимости - заглавная буква «G», а единица измерения -
мхо, что означает «ом», записанное наоборот. Позже блок MHO был заменен блоком
на блок Siemens - сокращенно буквой «S».

Калькулятор: закон Ома

Таблица типовых кабелей для громкоговорителей

Диаметр кабеля d 0.798 мм 0,977 мм 1,128 мм 1,382 мм 1.784 мм 2,257 мм 2.764 мм 3.568 мм
Номинальное сечение кабеля A 0,5 мм 2 0,75 мм 2 1,0 мм 2 1,5 мм 2 2,5 мм 2 4,0 мм 2 6,0 мм 2 10.0 мм 2
Максимальный электрический ток 3 А 7,6 А 10,4 А 13,5 А 18,3 А 25 А 32 А

Всегда учитывайте, что поперечное сечение должно быть больше при большей мощности и большей длине
кабеля, но также и с меньшим импедансом. Вот таблица, в которой указаны возможные потери мощности.

Длина кабеля
в м
Сечение
в мм 2
Сопротивление
Ом
Потеря мощности при Коэффициент демпфирования при
Импеданс
8 Ом
Импеданс
4 Ом
Импеданс
8 Ом
Импеданс
4 Ом
1 0.75 0,042 0,53% 1,05% 98 49
1,50 0,021 0,31% 0,63% 123 62
2,50 0,013 0,16% 0,33% 151 75
4,00 0,008 0,10% 0,20% 167 83
2 0.75 0,084 1,06% 2,10% 65 33
1,50 0,042 0,62% 1,26% 85 43
2,50 0,026 0,32% 0,66% 113 56
4,00 0,016 0,20% 0,40% 133 66
5 0.75 0,210 2,63% 5,25% 32 16
1,50 0,125 1,56% 3,13% 48 24
2,50 0,065 0,81% 1,63% 76 38
4,00 0,040 0,50% 1,00% 100 50
10 0.75 0,420 5,25% 10,50% 17 9
1,50 0,250 3,13% 6,25% 28 14
2,50 0,130 1,63% 3,25% 47 24
4,00 0,080 1,00% 2,00% 67 33
20 0.75 0,840 10,50% 21,00% 9 5
1,50 0,500 6,25% 12,50% 15 7
2,50 0,260 3,25% 6,50% 27 13
4,00 0,160 2,00% 4,00% 40 20

Значения коэффициента демпфирования показывают, что осталось от принятого коэффициента демпфирования 200
в зависимости от длины кабеля, поперечного сечения и импеданса громкоговорителя.
Преобразование и расчет диаметра кабеля в AWG
и AWG в диаметр кабеля в мм - American Wire Gauge

Чаще всего мы используем четные числа, например 18, 16, 14 и т. Д.
Если вы получили нечетный ответ, например 17, 19 и т. Д., Используйте следующее меньшее четное число.

AWG означает American Wire Gauge и относится к прочности проводов.
Эти номера AWG обозначают диаметр и, соответственно, поперечное сечение в виде кода.
Используются только в США. Иногда номера AWG можно найти также в каталогах
и технических данных в Европе.

Американский калибр проводов - диаграмма AWG

AWG
номер
46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
Диаметр
дюйм
0.0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0024 0,0027 0,0031 0,0035 0,0040 0,0045 0,0050 0,0056 0,0063
Диаметр (Ø)
в мм
0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0.13 0,14 0,16
Поперечное сечение
в мм 2
0,0013 0,0016 0,0020 0,0025 0,0029 0,0037 0,0049 0,0062 0,0081 0,010 0,013 0,016 0,020

AWG
номер
33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
Диаметр
дюйм
0.0071 0,0079 0,0089 0,0100 0,0113 0,0126 0,0142 0,0159 0,0179 0,0201 0,0226 0,0253 0,0285
Диаметр (Ø)
в мм
0,18 0,20 0,23 0,25 0,29 0,32 0,36 0,40 0,45 0,51 0.57 0,64 0,72
Поперечное сечение
в мм 2
0,026 0,032 0,040 0,051 0,065 0,080 0,10 0,13 0,16 0,20 0,26 0,32 0,41

AWG
номер
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8
Диаметр
дюйм
0.0319 0,0359 0,0403 0,0453 0,0508 0,0571 0,0641 0,0719 0,0808 0,0907 0,1019 0,1144 0,1285
Диаметр (Ø)
в мм
0,81 0,91 1.02 1,15 1,29 1,45 1,63 1,83 2,05 2.30 2.59 2,91 3,26
Поперечное сечение
в мм 2
0,52 0,65 0,82 1,0 1,3 1,7 2,1 2,6 3,3 4,2 5,3 6,6 8,4

AWG
номер
7 6 5 4 3 2 1 0
(1/0)
(0)
00
(2/0)
(-1)
000
(3/0)
(-2)
0000
(4/0)
(-3)
00000
(5/0)
(-4)
000000
(6/0)
(-5)
Диаметр
дюйм
0.1443 0,1620 0,1819 0,2043 0,2294 0,2576 0,2893 0,3249 0,3648 0,4096 0,4600 0,5165 0,5800
Диаметр (Ø)
в мм
3,67 4,11 4,62 5,19 5,83 6.54 7,35 8,25 9,27 10,40 11.68 13,13 14,73
Поперечное сечение
в мм 2
10,6 13,3 16,8 21,1 26,7 33,6 42,4 53,5 67,4 85,0 107,2 135,2 170,5

Как высокие частоты демпфируются длиной кабеля?

.

Расчет сечения кабеля | Trace Software International

elec calc ™ позволяет рассчитывать поперечное сечение кабеля в соответствии со стандартом в зависимости от окружающей среды, метода установки и ограничений пользователей.
Пользователь вводит тип кабеля (медный или алюминиевый), тип кабеля (одножильный или многожильный) и различные критерии среды прокладки: длину, температуру окружающей среды, удельное сопротивление почвы, метод прокладки, группировку проводников. ,…

elec calc ™ автоматически вычисляет поправочные коэффициенты для применения к требуемому току, учитывая также THD, протекающие в кабеле.
Независимо от того, используется ли стандарт RGIE / AREI, пользователь может объявить кабель жизненно важным контуром и ввести максимальную длину, подверженную возгоранию, и соответствующую температуру.
Минимальное сечение каждого из проводников (фаза, нейтраль и защитный провод) рассчитывается в соответствии с настройкой защиты от перегрузки и другими соответствующими нормативными правилами, а затем сравнивается с выбранными сечениями.

.Таблица текущей пропускной способности

| Расчет поперечного сечения кабеля

Допустимая нагрузка по току: таблицы

(Выдержка из таблиц VDE 0298-4 06/13: 11, 17, 18, 21, 26 и 27)


Допустимая нагрузка по току, кабели с номинальным напряжением до 1000 В и термостойкими кабелями VDE 0298-4 06/13 таблица 11, столбец 2 и 5
столбец 2 столбик 5
способ прокладки в воздухе на поверхности или на поверхности
монопроводники

- с резиновой изоляцией
- с изоляцией из ПВХ
- термостойкие

Многожильные кабели
(кроме домашних или переносных устройств)
- с резиновой изоляцией
- ПВХ изолированный
- термостойкий
Количество заряженных проводников 1 2 или 3
Номинальное сечение Capa город (Ампер)
0,75 мм 2 15A 12A
1,00 мм 2 19A 15A
1,50 мм 2 24A 18A
2,50 мм 2 32A 26A
4,00 мм 2 42A 34A
6,00 мм 2 54A 44A
10,00 мм 2 73A 61A
16,00 мм 2 98A 82A
25,00 мм 2 129A 108A
35,00 мм 2 158A 135A
50,00 мм 2 198A 168A
70,00 мм 2 245A 207A
95,00 мм 2 292A 250A
120,00 мм 2 344A 292A
150,00 мм 2 391A 335A
185,00 мм 2 448A 382A
240,00 мм 2 528A 453A
300 2 608A 523A

Максимальный ток кабелей при изменении температуры окружающей среды
VDE 0298-4 06/13, таблица 17, столбец 4 1 )
Температура окружающей среды Коэффициент
10 ° C 1,22
15 ° C 1,17
20 ° C 1,12 90 018
25 ° C 1,06
30 ° C 1,00
35 ° C 0,94
40 ° C 0,87
45 ° C 0,79
50 ° C 0,71
55 ° C 0,61
60 ° C 0,50
65 ° C 0,35

1) для кабелей с рабочей температурой макс.70 ° C на проводнике

Допустимая нагрузка на многожильные кабели номинальным сечением до 10 мм 2
VDE 0298-4 06/13 таблица 26. При установке в на открытом воздухе.
Кол-во нагруженных сердечников Коэффициент
5 0,75
7 0,65
10 0,55
14 0,50
19 0,45
24 0,40
40 0,35
61 0,30
9 0008
Максимальный ток кабелей для разделения температуры окружающей среды для термостойких кабелей VDE 0298-4 06/13 таблица 18, столбец 3-6
столбец 3 столбец 4 столбец 5 колонка 6
zulässige Betriebstemperatur
90 ° C 110 ° C 135 ° C 180 ° C
окружающая среда t температура коэффициенты преобразования, применяемые к емкости термостойких кабелей в таблице 11, столбец 2 и 5
до 50 ° C 1,00 1,00 1,00 1,00
55 ° C 0,94 1,00 1,00 1,00
60 ° C 0,87 1,00 1,00 1,00
65 ° C 0,79 1,00 1,00 1,00
70 ° C 0,71 1,00 1,00 1,00
75 ° C 0,61 1,00 1,00 1,00
80 ° C 0 , 50 1,00 1,00 1,00
85 ° C 0,35 0,91 1,00 1,00
90 ° C ----- 0,82 1,00 1,00
95 ° C ----- 0,71 1, 00 1,00
100 ° C ----- 0,58 0,94 1,00
105 ° C ----- 0,41 0,87 1,00
110 ° C ----- ----- 0,79 1,00
115 ° C ----- ----- 0,71 1,00
120 ° C ----- ----- 0 , 61 1,00
125 ° C ----- ----- 0,50 1,00
130 ° C --- - ----- 0,35 1,00
135 ° C - --- ----- ----- 1,00
140 ° C ----- ----- ----- 1,00
145 ° C ----- ----- ----- 1,00
150 ° C --- - ----- ----- 1,00
155 ° C ----- ----- ----- 0,91
160 ° C ----- ----- ----- 0,82
165 ° C ---- - ----- ----- 0,71
170 ° C ----- ----- ----- 0,58
175 ° C ----- ----- ----- 0,41
Текущий Емкость кабелей для накопления на стенах, в трубах и трубопроводах, на полу и на потолке VDE 0298-4 06/13 таблица 21

No.многожильных кабелей
(2 или 3 токоведущих жилы)

Коэффициент

1

1,00

2 0,80
3 0,70
4 0,65
5 0,60
6 0,57
7 0,54
8 0,52
9 0,50
10 0,48
12 0,45
14 0,43
16 0,41
18 0,39
20 0,38

Максимально допустимая токовая нагрузка в соотв.согласно VDE 0891, часть 1, пункт 7 необходимо учитывать при применении изолированных кабелей в телекоммуникационных системах и устройствах обработки данных.

Допустимая нагрузка по току для намотанных кабелей VDE 0298-4 06/13 таблица 27
1 2 3 4 5 6
№ слоев на одном барабане 1 2 3 4 5
коэффициенты пересчета 0,80 0,61 0,49 0,42 0, 38

Примечание : для спиральной намотки коэффициент преобразования 0,80 действителен

.Калькулятор размера кабеля

AS / NZS 3008

Калькулятор сечения кабеля рассчитывает номинальный ток, падение напряжения и номинальное значение короткого замыкания в соответствии со стандартом Австралии и Новой Зеландии AS / NZS 3008.

Напряжение (В) 3 фазы AC1 фазы ACDC

Загрузить кВткВААчПФ

Максимум. падение напряжения (%) Расстояние (м) Защита от короткого замыкания Тип Пользовательский ток повреждения (кА) Время ошибки (мс) Тип кабеля Трехжильный и четырехжильный Три одноядерных терморегулятора (XLPE), термореактивного материала 90 градусов (XLPE), 110 градусов термопласта (ПВХ), 75 градусов кабеля на фазу 12345678

Закопанный прямой

Формирование кабеля TrefoilLaid flatType МедьАлюминийРазмер Авто11.52.54610162535507095120150185240300400500Снижение номиналов Скрытый прямой Количество цепей Расстояние между контурами Касание 150 мм 300 мм 450 мм 600 мм Количество ярусов 1 Температура почвы 10152025303540 Температура воздуха 152025303540455055606570 Глубина кабеля 0.50.60.81.01.251.51.752.02.53 + Удельное сопротивление грунта 0.80.91.01.21.52.02.53.0 .

Рабочий пример расчета кабеля

Рабочий пример расчета кабеля

(см. , рис. G69)

Питание установки осуществляется через трансформатор 630 кВА. Этот процесс требует высокой степени бесперебойности подачи электроэнергии, и часть установки может питаться от резервного генератора мощностью 250 кВА. Глобальная система заземления - TN-S, за исключением наиболее критических нагрузок, питаемых от разделительного трансформатора с конфигурацией IT ниже по цепи.

Однолинейная схема показана на Рисунок G69 ниже.Результаты компьютерного исследования цепи от трансформатора T1 до кабеля C7 воспроизведены на Рисунке G70. Это исследование было выполнено с помощью Ecodial (программное обеспечение Schneider Electric).

Далее следуют те же расчеты, которые выполняются упрощенным методом, описанным в этом руководстве.

Рис. G69 - Пример однолинейной схемы

Расчет с помощью программы Ecodial

Рис. G70 - Частичные результаты расчетов, выполненных с помощью программного обеспечения Ecodial (Schneider Electric).Расчет выполняется в соответствии с Cenelec TR50480 и IEC 60909

.
Общие характеристики сети Кабель C3
Система заземления TN-S Длина 20
Нейтрально распределено Нет Максимальный ток нагрузки (A) 518
Напряжение (В) 400 Тип изоляции ПВХ
Частота (Гц) 50 Температура окружающей среды (° C) 30
Уровень неисправности восходящего потока (MVA) 500 Материал проводника Медь
Сопротивление сети СН (мОм) 0.035 Одножильный или многожильный кабель Одноместный
Реактивное сопротивление сети среднего напряжения (мОм) 0,351 Способ установки F31
Трансформатор Т1 Выбранный фазный провод csa (мм2) 2 х 120
Мощность (кВА) 630 Выбран нейтральный провод csa (мм2) 2 х 120
Полное сопротивление короткого замыкания (%) 4 PE-провод выбран csa (мм2) 1 х 120
Потери нагрузки (PkrT) (Вт) 7100 Падение напряжения на кабеле ΔU (%) 0.459
Напряжение холостого хода (В) 420 Суммарное падение напряжения ΔU (%) 0,583
Номинальное напряжение (В) 400 Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 21,5
Кабель C1 Ток однофазного замыкания на землю Ief (кА) 18
Длина (м) 5 Распределительный щит B6
Максимальный ток нагрузки (A) 909 ссылку Prisma Plus G
Тип изоляции ПВХ Номинальный ток (A) 630
Температура окружающей среды (° C) 30 Автоматический выключатель Q7
Материал проводника Медь Ток нагрузки (A) 238
Одножильный или многожильный кабель Одноместный Тип Компактный
Способ установки 31F ссылку NSX250B
Количество слоев 1 Номинальный ток (A) 250
Выбранный фазный провод csa (мм²) 2 х 240 Количество полюсов и защищенных полюсов 3П3д
Выбран нейтральный провод csa (мм²) 2 х 240 Расцепитель Micrologic 5.2 E
Выбранный защитный проводник csa (мм²) 1 х 240 Отключение по перегрузке Ir (A) 238
Падение напряжения ΔU (%) 0,124 Кратковременное отключение Im / Isd (A) 2380
Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 21,5 Кабель C7
Ток замыкания на землю Ief (кА) 18 Длина 5
Автоматический выключатель Q1 Максимальный ток нагрузки (A) 238
Ток нагрузки (A) 909 Тип изоляции ПВХ
Тип Masterpact Температура окружающей среды (° C) 30
ссылку МТЗ2 10Н1 Материал проводника Медь
Номинальный ток (A) 1000 Одножильный или многожильный кабель Одноместный
Количество полюсов и защищаемых полюсов 4П4д Способ установки F31
Расцепитель Micrologic 5.0X Выбранный фазный провод csa (мм²) 1 х 95
Отключение при перегрузке Ir (A) 920 Выбран нейтральный провод csa (мм²) 1 х 95
Кратковременное отключение Im / Isd (A) 9200 PE-провод выбран csa (мм²) 1 х 95
Время отключения tm (мс) 50 Падение напряжения на кабеле ΔU (%) 0,131
Коммутатор B1 Суммарное падение напряжения ΔU (%) 0.714
ссылку Prisma Plus P Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 18,0
Номинальный ток (A) 1000 Ток однофазного замыкания на землю Ief (кА) 14,2
Автоматический выключатель Q3
Ток нагрузки (A) 518
Тип Компактный
ссылку NSX630F
Номинальный ток (A) 630
Количество полюсов и защищаемых полюсов 4П4д
Расцепитель Micrologic 5.{3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400}} = 909 \, A} на фазу

Два одножильных медных кабеля с ПВХ-изоляцией, подключенных параллельно, будут использоваться для каждой фазы. Эти кабели будут проложены на кабельных лотках в соответствии с методом 31F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать 455 А. На рисунке G21 показано, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется требуемая с.з. составляет 240 мм².

Сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление для двух параллельно включенных проводов на длине 5 метров составляют:

R = 18.51 × 5240 × 2 = 0,19 мОм {\ displaystyle R = {\ frac {18,51 \ times 5} {240 \ times 2}} = 0,19 \, м \ Omega} (сопротивление кабеля: 18,51 мОм.мм 2 / м при 20 ° C)

X = 0,08 / 2 × 5 = 0,2 мОм {\ displaystyle X = 0,08 / 2 \ times 5 = 0,2 \, м \ Omega} (реактивное сопротивление кабеля: 0,08 мОм / м, 2 кабеля параллельно)

Расчетная схема C3

Контур C3 питает две нагрузки, всего 310 кВт с cos φ = 0,85, поэтому общий ток нагрузки составляет:

Ib = 310 × 1033 × 400 × 0,85 = 526A {\ displaystyle I_ {b} = {\ frac {310 \ times 10 ^ {3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400 \ times 0.85}} = 526 \, A}

Два одножильных медных кабеля с ПВХ-изоляцией, включенные параллельно, будут использоваться для каждой фазы. Эти кабели будут проложены по кабельным лоткам по методу F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать ток 263 А. На рисунке G21 показано, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется требуемая с.з. составляет 120 мм².

Сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление для двух параллельно соединенных проводов на длине 20 метров составляют:

R = 18,51 × 20120 × 2 = 1.{3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400 \ times 0.85}} = 238 \, A}

Для каждой фазы будет использоваться один одножильный медный кабель с ПВХ изоляцией.

Кабели будут проложены по кабельным лоткам в соответствии с методом F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать ток 238 А. На рисунке G21 показано, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется с.с. составляет 95 мм².

Сопротивление и индуктивное сопротивление для длины 5 метров составляют:

R = 18,51 × 595 = 0,97 мОм {\ displaystyle R = {\ frac {18.51 \ times 5} {95}} = 0,97 \, м \ Омега} (сопротивление кабеля: 18,51 мОм.мм 2 / м)

X = 0,08 × 5 = 0,4 мОм {\ displaystyle X = 0,08 \ times 5 = 0,4 \, м \ Omega} (реактивное сопротивление кабеля: 0,08 мОм / м)

Расчет токов короткого замыкания для выбора автоматических выключателей Q1, Q3, Q7

(см. , рис. G71)

Рис. G71 - Пример оценки тока короткого замыкания

Компоненты схемы R (мОм) X (мОм) Z (мОм) Ikmax (кА)
Сеть среднего напряжения в восходящем направлении, уровень отказа 500 МВА (см. Рис. G36) 0,035 0,351
Трансформатор 630 кВА, 4% (см. рис. G37) 2,90 10,8
Кабель C1 0,19 0,20
Итого 3,13 11,4 11,8 21
Кабель C3 1.54 0,80
Итого 4,67 12,15 13,0 19
Кабель C7 0,97 0,40
Итого 5,64 12,55 13,8 18

Защитный провод

Обычно для цепей с фазным проводом c.{2}}

Таким образом, достаточно одного провода сечением 120 мм², при условии, что он также удовлетворяет требованиям защиты от короткого замыкания (косвенный контакт), то есть его полное сопротивление достаточно низкое.

Защита от неисправностей (защита от косвенного прикосновения)

Для системы заземления TN минимальное значение Lmax определяется по фазе замыкания на землю (наибольшее полное сопротивление). Conventional_method подробно описывает расчет типичного замыкания фазы на землю и расчет максимальной длины цепи.{-3} \ times \ left (1 + 2 \ right) \ times 630 \ times 11}} = 90 \, m}

(Значение в знаменателе 630 x 11 - это максимальный уровень тока, при котором срабатывает мгновенное магнитное расцепление короткого замыкания автоматического выключателя на 630 А).

Таким образом, длина 20 метров полностью защищена устройствами «мгновенного» перегрузки по току.

Падение напряжения

Падение напряжения рассчитывается с использованием данных, приведенных на рисунке Рисунок G30, для симметричных трехфазных цепей, мощность двигателя в нормальном режиме (cos φ = 0.8).

Результаты представлены на Рис. G72:

Полное падение напряжения на конце кабеля C7 составляет: 0,73% .

Рис. G72 - Падение напряжения, вызванное различными кабелями

C1 C3 C7
н.у. 2 x 240 мм 2 2 x 120 мм 2 1 x 95 мм 2
∆U на провод (В / А / км)
см. Рис. G30
0,22 0,36 0,43
Ток нагрузки (A) 909 526 238
Длина (м) 5 20 5
Падение напряжения (В) 0,50 1,89 0,51
Падение напряжения (%) 0,12 0,47 0,13
.

Упрощенный метод расчета регулировки длины базовой жилы для основного кабеля с малым прогибом

Чтобы преодолеть сложный итерационный процесс регулировки длины кабеля на основе теории цепной связи и большой ошибки регулировки длины для кабеля с небольшим провисанием на основе В рамках теории параболы в данной статье сначала разрабатывается прямой и простой метод расчета, основанный на теории парабол, с учетом влияния упругого удлинения на длину ненапряженного кабеля, который может применяться к исходной пряди основного кабеля и канату, несущему мостки, с небольшим прогибом. для повышения точности строительства нулевых точек цепи подвесных мостов.Затем анализируется применимость предложенной формулы регулировки длины кабеля при различных условиях соотношения провисания и пролета и сравнивается с другими методами расчета, основанными на теории цепной связи или параболы. Наконец, численные примеры представлены и обсуждаются, чтобы проиллюстрировать точность и эффективность предлагаемого аналитического метода.

1. Введение

Конструкции с опорой на кабели, такие как подвесные мосты, были признаны наиболее привлекательными конструкциями из-за их эстетического внешнего вида, а также конструктивных преимуществ кабелей [1–6].Хорошо известно, что кабели не могут вести себя как конструктивные элементы до тех пор, пока не будут созданы большие силы натяжения. Следовательно, чтобы спроектировать конструкцию с опорой на кабели экономично и эффективно, чрезвычайно важно определить оптимизированное начальное натяжение кабеля или длину без натяжения.

Как правило, проектировщики не могут произвольно определять начальную форму, когда рассматриваются кабельные конструкции. Исходная форма определяется так, чтобы удовлетворять условию равновесия между постоянными нагрузками и внутренними силами стержня, включая натяжения кабеля, на этапе предварительного проектирования, поскольку кабельные элементы демонстрируют сильно геометрическое нелинейное поведение, а конфигурация кабельной системы не может быть определена в состоянии без напряжений. .Процесс определения начального состояния кабельных конструкций называется «поиском формы», «поиском формы» или «исходной формой или начальной конфигурацией» [7–13].

Кабели в конструкциях с опорой на кабели демонстрируют сильно нелинейное поведение, поэтому проводились различные исследования кабелей. Кабельный анализ можно разделить на две категории: параболический подход и контактный подход.

Цепной подход направлен на получение точных решений поведения кабеля. Этот подход был первоначально представлен О’Брайеном и Фрэнсисом [14].Irvine et al. впоследствии была получена матрица гибкости двумерного наклонного кабеля [15, 16]. Для анализа подвесных мостов несколько исследователей позднее разработали трехмерные кабельные элементы контактной сети [11, 17]. В частности, доступны два аналитических элемента цепного типа, которые можно использовать для моделирования кабелей с большим прогибом в подвесных мостах: (1) нерастяжимые элементы цепной передачи : используемые элементы кабеля бесконечно жесткие в осевом направлении и не могут испытать любое увеличение длины; (2) упругие элементы цепной передачи : упругая цепная кривая определяется как кривая, образованная совершенно эластичным тросом, который подчиняется закону Гука и имеет незначительное сопротивление изгибу при подвешивании за его концы и под действием силы тяжести.

Напротив, подход параболы обеспечивает приближенное решение. Чтобы учесть эффект провисания кабеля, Эрнст предложил эквивалентный модуль упругости для параболического кабеля [18]. Простота формулы Эрнста сделала ее широко используемой не только в области исследований, но и для практического проектирования конструкций с тросом, таких как подвесные мосты. Позже Ren et al. [19] предложил двухмерный горизонтальный параболический элемент кабеля, который включает в себя вертикальную жесткость, а также горизонтальную жесткость, определяемую по формуле Эрнста.

Как правило, главный трос должен быть проложен перед установкой главной балки для заземленных подвесных мостов; Конфигурация магистрального кабеля на стадии строительства очень важна. Чтобы получить исходную конфигурацию основного кабеля, необходимо точно контролировать конфигурацию базовой жилы. Ключом к точному управлению является то, как рассчитать регулировку длины кабеля и какова взаимосвязь между регулировкой длины кабеля Δ S и регулировкой провисания Δ f [20].

На основе вышеупомянутых подходов к анализу кабеля, регулировка длины кабеля может быть рассчитана с использованием параболического или контактного подхода. Расчет регулировки длины кабеля на основе теории цепной связи может дать точные результаты, но необходимо использовать сложный итерационный метод [20]. Расчетная формула регулировки длины кабеля, основанная на теории квазикатенарных цепей (использование нерастяжимых цепных элементов), может быть явно представлена ​​отношением ( c ) приложенной распределительной нагрузки к горизонтальной составляющей силы кабеля, но решение c также необходимо использовать сложный итерационный метод.Регулировка длины кабеля, основанная на теории параболы, является прямым методом, но ошибка величины регулировки велика, когда прогиб невелик (обычно отношение прогиба к длине меньше 1/30), поскольку влияние упругого удлинения на ненапряженная длина жилы кабеля не учитывается.

Чтобы преодолеть сложный итерационный процесс регулировки длины кабеля на основе теории цепной связи и большую ошибку регулировки длины для кабеля с небольшим прогибом на основе теории параболы, мы стремимся найти простой и прямой метод расчета, имеющий как высокий поиск оперативность и точность.Эта статья начинается с основного принципа параболической теории, учитывающего влияние упругого удлинения на длину ненапряженного кабеля, и устанавливает упрощенный и прямой метод расчета, который может применяться для исходной пряди основного кабеля и несущего каната мостового перехода с небольшим прогибом. Затем применимость формулы регулировки длины кабеля, основанной на параболической теории, анализируется при различных условиях соотношения прогиба и пролета. Наконец, численные примеры представлены и обсуждаются, чтобы проиллюстрировать точность и эффективность предлагаемого аналитического метода.

2. Полное решение длины ненапряженного кабеля на основе параболической теории
2.1. Основные уравнения

Следуя теории Ирвина [15] и исходя из предположения о параболическом тросе, собственный вес распределяется равномерно в горизонтальном направлении, а отношение прогиба в средней точке к горизонтальной длине составляет сохраняются относительно небольшими, то есть 1/8 или меньше. Кроме того, поперечное сечение, модуль упругости и плотность кабеля считаются постоянными по всей длине, а кабель испытывает небольшую деформацию.Геометрия наклонного параболического кабеля, рассматриваемого в этом исследовании, показана на рисунке 1; равномерный трос подвешен между двумя жесткими опорами с горизонтальным расстоянием х , перепадом высоты по вертикали х , провисанием х в середине пролета и подвергается равномерно распределенной нагрузке х по горизонтальной длине кабеля; значение q можно рассчитать следующим образом: где - модуль упругости подвесного троса; и - площадь поперечного сечения и плотность подвесного троса соответственно; и - горизонтальный угол соединительной линии между двумя концами подвесного троса.


Основываясь на параболической конфигурации, ордината кабеля относительно оси x , показанная на рисунке 1, выражается следующим образом:

Прогиб рассчитывается из, в котором горизонтальная составляющая кабеля сила, потому что представляет собой общий вес, и его значение не меняется при изменении формы, и его можно заменить собственным весом на единицу длины без напряжения, умноженным на длину без напряжения. Таким образом, прогиб можно выразить следующим образом:

.

Смотрите также

ООО ЛАНДЕФ © 2009 – 2020
105187, Москва, ул. Вольная д. 39, 4 этаж.
Карта сайта, XML.