Расчет сечения кабеля по мощности: примеры, формулы и таблицы

Таблицы для вычислений

Достаточная площадь сечения даст возможность проходить максимальному току по проводам без перегрева. Поэтому при проектировании электропроводки, прежде всего, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общий ток. Его определяют, исходя из мощности всех приборов, подключённых к кабелю.

(P1 P2 … Pn) – суммарная мощность каждого используемого электроприбора.

I=(P1 P2 … Pn)/ √3/380.

Показатели мощности некоторых бытовых электроприборов

Электроприбор Мощность, Вт Электроприбор Мощность, Вт
Блендер до 500 Полотенцесушитель 900-1700
Вентилятор 750-1700 Посудомоечная машина 2000
Видеомагнитофон до 500 Пылесос 400-2000
Водонагреватель накопительный 1200-1500 Соковыжималка до 1000
Водонагреватель проточный 2000-5000 Стиральная машина 3000
Вытяжка (вентиляция) 500-1000 Стиральная машина с сушилкой 3500
Гриль 1200-2000 Сушка для рук 800
Духовка 1000-2000 Телевизор 100-400
Компьютер 400-750 Тостер 600-1500
Кондиционер 1000-3000 Увлажнитель воздуха 200
Кофеварка 800-1500 Утюг 500-2000
Кухонный комбайн до 100 Фен для волос 450-2000
Микроволновая печь 850 Фритюрница 1500
Микроволновая печь комбинированная 2650 Холодильник 200-600
Миксер до 500 Электробритва до 100
Мясорубка 500-1000 Электролампы 20-250
Обогреватель 1000-2400 Электроплита 8000-10000
Пароварка 500-1000 Электрочайник 1000-2000

Но это расплывчатые формулы и упрощённый расчет. В подробных вычислениях учитывается величина допустимых нагрузок, которая для медного кабеля составит 10А/мм², а для алюминиевого – 8 А/мм². Нагрузка определяет, какой по силе ток может проходить через единицу площади беспрепятственно.

Каждый раз прибегать к сложным вычислениям для расчета не совсем правильно. Промышленность выпускает провода определенного сечения. Если после точных подсчетов и вычислений получится сечение кабеля по мощности размером 3,2 квадратных миллиметра, то найти такой провод не удастся, потому что существуют провода по сечению 2,5 мм2, 3 или 4 мм2.

Для того чтобы определить сечение кабеля при известной нагрузке, надо:

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

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

Сечение токо-
прово-
дящей жилы, мм2
  Ток, А, для проводов, проложенных
Откры-
то
в одной трубе
двух одно-
жильных
трех одно-
жильных
четырех одно-
жильных
одного двух-
жильного
одного трех-
жильного
0,5 11
0,75 15
1 17 16 15 14 15 14
1,2 20 18 16 15 16 14,5
1,5 23 19 17 16 18 15
2 26 24 22 20 23 19
2,5 30 27 25 25 25 21
3 34 32 28 26 28 24
4 41 38 35 30 32 27
5 46 42 39 34 37 31
6 50 46 42 40 40 34
8 62 54 51 46 48 43
10 80 70 60 50 55 50
16 100 85 80 75 80 70
25 140 115 100 90 100 85
35 170 135 125 115 125 100
50 215 185 170 150 160 135
70 270 225 210 185 195 175
95 330 275 255 225 245 215
120 385 315 290 260 295 250
150 440 360 330
185 510
240 605
300 695
400 830

Сделать такой расчет просто. Сначала надо определить суммарную мощность всех используемых в сети электроприборов. Для этого будет нужна таблица, а недостающие данные по каждому электроприбору можно будет взять из паспорта изделий. Полученную сумму нужно умножить на 0,8 – коэффициент спроса, если электроприборы не будут использоваться все сразу, или оставить без изменения при постоянной работе.

Далее понадобится таблица из ПУЭ. Берем колонку, где даны значения силы тока для трехжильной жилы, и выбираем самые близкие: 17 и 22. Лучше брать сечение с запасом, поэтому в рассматриваемом примере искомая величина будет равна 22. Как видно, этому значению соответствует трехжильный кабель по сечению 2 мм2.

Можно дополнительно рассмотреть, как производят этот расчет для алюминиевого кабеля по ПУЭ, хотя по технике безопасности такие провода нельзя применять в жилых сооружениях. В старых домах ещё сохранилась алюминиевая проводка, но во время капитального ремонта рекомендуется ее заменить. Кроме того, алюминиевый электропровод крошится на сгибах и имеет меньшую проводимость на стыках. Оголенные части алюминия быстро окисляются на воздухе, что приводит к значительным потерям электроэнергии в местах соединения.

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

P = (P1 P2 ..PN)*K*J,

  • 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.

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.

P = U * I,

  • 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.

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

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.

P = Pр / cosφ,

Где Pр – реактивная мощность в Вт.

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

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

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.

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

S = h * m,

  • 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.

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.

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.

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.

Коррекция показателей мощности

Также при расчете добавляют поправку в виде коэффициента спроса (Kс). Этот коэффициент показывает, какие приборы используются в сети постоянно, а какие в течение определенного времени. Специальный калькулятор и таблицы, где показан расчет мощности, упрощают все эти вычисления.

Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)

Наименование приемника Коэффициент спроса
Освещение ОРУ:
при одном 0,5
при нескольких 0,35
Освещение помещений 0,6-0,7
Охлаждение трансформаторов 0,8-0,85
Компрессоры 0,4
Зарядно-подзарядные устройства 0,12
Электроподогрев выключателей и электроотопление 1,0

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

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

Для сетей, где существует реактивная и активная мощность, надо взять в расчет ещё одну поправку – коэффициент мощности (cosφ) или реактивную составляющую.

S= Kс*(P1 P2 … Pn)/(220*cosφ*Рд), где:

  • S – площадь сечения,
  • Рд – допустимая величина нагрузки.

Помимо этого, рассматриваются возможные потери мощности по току, которые возникают во время прохождения по проводам. При использовании кабеля с несколькими жилами нужно умножить величину потерь на число этих жил.

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%.

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

R = 2*(ρ * L) / S,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 100,

  • 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.

Поиск площади по диаметру

S=0,785d2, где:

  • d – это диаметр жилы;
  • S – площадь сечения.

Определить точный диаметр провода, сделать расчет сечения можно с помощью штангенциркуля или микрометра, что точнее.

Sобщ=n*0,785di2, где:

  • di – это площадь отдельного провода;
  • n – количество проводов;
  • Sобщ – общая площадь сечения.

Пример расчета переноски

Рассмотрим общую схему для выбора сечения кабеля в квартире:

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

Допустим, надо подсчитать размер кабеля для подключения стиральной машинки мощностью 2400 Вт.

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

11А 5А=16А.

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

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.

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

I = 7000 / 220 = 31.8 А

Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Выводы и полезное видео по теме

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.

Как видите, провести выбор сечения кабеля по силе тока, действующего в потребительской сети, не очень сложно. Практически нет необходимости заниматься какими-то сложными математическими манипуляциями. Для удобства всегда можно воспользоваться таблицами из правил ПУЭ. Главное – правильно подсчитать общую мощность всех потребителей, установленных на одном электрическом контуре.

Калькулятор

Сегодня специалистами для определения сечения применяется не только таблица, но и специальный калькулятор. Такой расчет значительно упрощает вычисления. Калькулятор легко найти в интернете. Для вычислений размера по сечению надо знать следующие параметры:

  • переменный или постоянный ток используется;
  • материал проводов;
  • мощность всех используемых приборов;
  • напряжение сети;
  • систему электроснабжения (одна или трехфазная);
  • тип проводки.

Эти показатели загружают в калькулятор и получают необходимое значение проводов по сечению.

Расчет по длине

dU = I*p*L/S, где:

  • I – сила тока;
  • p – удельное сопротивление (медь – 0,0175, алюминий – 0,0281);
  • L – длина кабеля;
  • S – уже посчитанная нами площадь поперечного сечения.

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

Если линия электропередачи длинная — несколько десятков или даже сотен метров — кроме нагрузки или потребляемого тока необходимо учитывать потери в самом кабеле. Обычно большие расстояния линий электропередачи при вводе электричества от столба в дом. Хоть все данные должны быть указаны в проекте, можно перестраховаться и проверить.

Вообще, при прокладке электропроводки, лучше всегда брать некоторый запас по сечению проводов. Во-первых, при большем сечении меньше будет греться проводник, а значит и изоляция. Во-вторых, в нашей жизни появляется все больше устройств, работающих от электричества. И никто не может дать гарантии, что через несколько лет вам не понадобиться поставить еще пару новых устройств в дополнение к старым.

Особенности

Существуют определенные нормативы, согласно которым и проводят расчет кабеля по сечению. Если нет уверенности, какой электропровод необходим, то можно воспользоваться этими правилами: электроприборы в квартире делят на осветительную группу и остальные; для мощных электроприборов, например, стиральных машин или электрических печей используют подключение из отдельных проводов;

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

Для монтажа акустического оборудования используют провода, обладающие минимальным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы максимально убрать искажения и повысить качество передаваемого сигнала. Поэтому для акустических систем лучше подходят кабели размером 2х2,5 или 2х1,5 при длине не менее 3 метров, а сабвуфер подсоединяется самым коротким кабелем 2,5-4 мм2.

Общая теория

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

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

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

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

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

Выбор сечения. Видео

В этом видео своим опытом по выбору сечения кабеля и номинала автомата делится мастер. Он указывает на возможные ошибки и дает дельные советы новичкам.

Если после прочтения статьи все еще остались какие-то сомнения, то таблица или калькулятор, описанные выше, помогут найти точное сечение провода по мощности.

Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.

Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.

Выбор кабеля по маркам. Тут оптимальный вариант – кабель ВВГ. Это медные провода с двойной пластиковой изоляцией. Если вам встретится марка «NYM», то считайте, что это все тот же ВВГ, только зарубежного исполнения.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: