Расчет сечение кабеля по мощности и току

Сечение кабеля

Чтобы исключить аварийные ситуации, выбирают сечение кабеля по мощности подключенного оборудования, исходя из таблицы. Изучение алгоритма вычислений поможет подготовить проект без ошибок.

Когда может понадобиться расчет сечения кабеля

Сечение кабеля по мощности
Расчет сечения кабеля по мощности помогает избежать аварийных ситуаций.

Кабельную продукцию выбирают по конструкторской документации, которая создана для монтажа или модернизации линий электропитания.

При строительстве нового объекта проект разрабатывают профессионалы с учетом действующих нормативов. Однако в процессе эксплуатации можно самостоятельно улучшить соответствующие технические параметры.

Перегрев линии свидетельствует о необходимости тщательной проверки. Он может быть обусловлен разными факторами:

  • относительно высоким сопротивлением алюминиевой жилы по сравнению с медной;
  • размещением нескольких кабелей в 1 изолированном канале;
  • недостаточной площадью поперечного сечения проводника.

Специальный расчет выполняют для корректного подключения кондиционера, духового шкафа, иной новой мощной нагрузки.

Выбор сечения проводника

Перемещение заряженных частиц в проводнике сопровождается взаимодействием с атомами (молекулами) соответствующего материала. Переданная энергия преобразуется в тепловое излучение, которое можно рассчитать по формуле Джоуля-Ленца: Q = I2 * R * t, где:

  • I — сила тока в амперах;
  • R — электрическое сопротивление линии, Ом;
  • t — контрольный интервал времени.
Выбор сечения проводника
Нагрев провода зависит от силы тока и напряжения.

С учетом закона Ома I = U/R (U — напряжение, В) соотношение можно записать следующим образом: Q = (U2/R) * t. Формулы подтверждают прямую зависимость нагрева от силы тока, напряжения, времени воздействия. Эти параметры определяет мощность подключенной нагрузки, длительность рабочих циклов. Чтобы исключить перегрев и тепловые потери в сети, надо уменьшить сопротивление. R = r * (L/S), где:

  • r — удельное сопротивление, обусловленное физическими свойствами материала;
  • L — длина проводника;
  • S — площадь поперечного сечения.

Суммарная оценка приведенных формул позволяет сделать вывод об ограниченных способностях жилы пропускать ток. Высокий уровень нагрева плавит металл, разрушая соответствующую линию электропитания.

По мощности

В следующем перечне приведены характеристики типовой бытовой техники (Вт):

  • бойлер прямого нагрева — 1500…2500;
  • холодильник с морозильной камерой — 250…350;
  • пылесос — 600…1800;
  • утюг — 1200…1900;
  • компьютер — 350…500.

Для расчета надо составить перечень подключаемого оборудования, определить суммарную мощность (P, Вт). Точные данные берут из технического паспорта либо из обозначения на корпусе.

По мощности
Для расчета определяют суммарную мощность.

Поправочным коэффициентом (Кс) учитывают возможность одновременной работы нескольких устройств. Для 2 (3-4; 5-6 или большего количества) включенных потребителей устанавливают Кс=1 (0,8; 0,75 или 0,7). Применяют дополнительный множитель Кз (1,15-1,25), чтобы исключить перегрузку при добавлении новой техники.

Параметры проводника выбирают по таблице, которая размещена в тематическом разделе Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

При установке открытой проводки медным кабелем для питания (220V) потребителей с мощностью 5,5 кВт подойдет сечение 2 мм кв.

По току

Вычислить максимальный ток можно по формуле I = P/U. Для однофазной 220V или трехфазной 380V сети применяют следующие формулы: I = (P * K)/(U * cos ϕ) или I = (P*K)/(√3 * U * cos ϕ). Специальной переменной (cos ϕ = 1) — влияние фазы на амплитуду сигнала.

При выборе кабеля пользуются табличными данными из ПУЭ. В справочных материалах приведены значения с учетом количества жил и способа прокладки кабеля.

По мощности и длине

Для работы с этими исходными данными применяют рассмотренные формулы:

  • R = r * (L/S);
  • I = (P * K)/(U * cos ϕ);
  • I = U/R.

Математическим преобразованием можно получить алгоритм расчета сечения проводника: S = r * L/R. Для стабильного электропитания следует обеспечить потери по напряжению в линии не более 5%.

Алгоритм проведения расчетов: пример

Порядок вычислений можно изучить с применением следующих исходных данных:

  • сеть — 220 V;
  • длина линии — 60 м;
  • материал проводника — медь с удельным сопротивлением 0,0175 Ом на мм кв.*м;
  • суммарная мощность потребления — 6 кВт;
  • Кс = 0,7;
  • Кз = 1,2.
Проведение расчетов
Кабельную продукцию выбирают с учетом условий эксплуатации.

Определяют силу тока в цепи: I = (P * Kс * Кз)/(U * cos ϕ) = (6000 * 0,7 *1,2)/ 220 * 1 ≈ 23А. При нормированных потерях в проводнике (5%) допустимый уровень падения напряжения составит 11 Вольт = (220/100) * 5. Вычисляют сопротивление проводника: R = U/I = 11/23 ≈ 0.48 Ом. Сечение выбирают не менее 2,19 мм кв.: S = r * L/R = 0,0175 * 60/0,48. При необходимости можно рассчитать площадь круга по диаметру (D): S = 0,785 * D2.

Кабельную продукцию выбирают в ассортименте производителей по типовым размерам с коррекцией в сторону увеличения. Кроме сечения, рекомендуется учитывать особенности конфигурации трассы, условия эксплуатации. Специальными добавками увеличивают устойчивость защитных оболочек к высокой температуре. Стальными лентами (бронированием) предотвращают повреждение конструкции механическими воздействиями.

Сечение и способы укладки кабеля

Линию размещают с учетом возможного ухудшения теплообмена, чтобы исключить перегрев. Поэтому при выборе кабельной продукции необходимо учитывать технологию укладки.

Открытая прокладка проводов

Применение этого способа подразумевает монтаж линии на поверхности стен. Закрепление на специальных опорах обеспечивает ускоренный отвод тепла, что позволяет уменьшить диаметр проводника для подключения аналогичной нагрузки закрытой проводкой.

Минимальная площадь сечения, мм кв.

Ток, А

Допустимая мощность (220 V/380V), кВт

Медь

Алюминий

Медь

Алюминий

2

26

21

5,7/9,8

4,6/7,9

2,5

30

24

6,6/11

5,2/9,1

4

41

32

9/15

7/12

Для создания внешней трассы применяют иные табличные данные. Дополнительными коэффициентами учитывают температуру окружающей среды. Эти значения определяют по средним показателям для региона.

Закрытая

Этот способ применяют для монтажа кабельной линии внутри строительных конструкций, сделанных из негорючих материалов. После укладки каналы закрывают штукатуркой и декоративным покрытием.

Минимальная площадь сечения, мм кв.

Ток, А

Допустимая мощность (220 V/380V), кВт

Медь

Алюминий

Медь

Алюминий

2

19

14

4,1/7,2

3/5,3

2,5

21

16

4,6/7,9

3,5/6

4

27

21

5,9/10

4,6/7,9

Возможные последствия, если неправильно рассчитать сечение

Главная опасность при ошибках в расчете — чрезмерный нагрев проводника. Высокая температура способна повредить изоляцию, что провоцирует возникновение короткого замыкания и пожара (порчи подключенного к сети оборудования). Для замены испорченной скрытой проводки понадобится дорогостоящий ремонт с восстановлением декоративной отделки.

При недостаточном сечении проводника снижается напряжение после подключения мощной нагрузки. В таком режиме техника работает с худшими показателями по КПД. Возрастают эксплуатационные расходы, увеличивается частота сбоев средств автоматики и программного обеспечения.

Большой запас по сечению проводника исключит отмеченные проблемы. Однако в этом случае придется учесть соответствующее увеличение стоимости линий электропитания. Корректный расчет поможет решить рассмотренные задачи без лишних затрат.

Семёнов Дмитрий

Сейчас действующий прораб на одной крупной строительной фирме, занимающейся застройкой коттеджных посёлков и строительством частных домов. Раннее сам на протяжении 14 лет в качестве исполнителя занимался строительством домов и ремонтом жилых помещений.

Оцените автора
Помощник строителя
Добавить комментарий

Adblock
detector