Какой ток выдерживает медный провод таблица: Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей — ОРБИТА-СОЮЗ

Содержание

Таблица сечений кабеля по мощности и току

Как правильно выбрать кабель для подключения потребителя? Этот вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. При выборе необходимо учитывать множество нюансов, знать длину линии и суммарную мощность подключенных к нему устройств, и только после этого, используя формулу для расчета сечения кабеля, выбирать наиболее подходящий вариант. В этой статье мы детально рассмотрим все нюансы, связанные с подбором и типом кабелей.

Введение

Кабелем называют провод, покрытый изоляцией, который служит для передачи электроэнергии от источника к потребителю. Сегодняшний рынок готов предложить покупателям множество видов подобных проводов: алюминиевых, медных, одножильных, многожильных, с одинарной и двойной изоляцией, с сечением от 0,35 мм2 до 25 мм2 и более. Но чаще всего для подключения бытовых потребителей применяют кабеля толщиной от 0,5 до 6 “квадрат” – этого вполне достаточно для питания любой техники.

таблица сечений кабеля по мощности и токуКлассический кабель для проводки в квартире

Почему необходимо подбирать изолированные проводники, а не покупать первый попавшийся? Все дело в том, что от толщины проводника зависит сила тока, которую он может выдержать. К примеру, допустимый ток для медных проводов толщиной 1 мм составляет до 8 Ампер, алюминиевого – до 6 ампер.

Почему бы просто не купить провод максимальной толщины? Потому что чем толще, тем дороже. К тому же толстый кабель нужно где-то прятать, вырезать под него штробу в потолке и стенах, делать отверстия в перегородках. Одним словом, нет никакого смысла переплачивать, ведь вы не будете ездить за хлебом на КАМАЗе.

Если вы выберете провод меньшего диаметра, то он просто не выдерживает силу тока, проходящую через него, и начнет греться. Это приводит к плавлению изоляции, короткому замыканию и возгоранию. Поэтому никогда не следует торопиться, выбирая качественный кабель для подключения любых приборов – сначала подумайте, что именно будет работать на новой линии, а затем уже выбирайте толщину и тип кабеля.

Как посчитать мощность приборов

Для начала разберем вариант выбора сечения кабеля по мощности приборов, подключенных к нему. Как правильно считать?

Подумайте, какие именно приборы будут питаться от конкретного кабеля. Если вы затягиваете его в зал, то от розетки в комнате может одновременно работать телевизор, компьютер, пылесос, аудиосистема, приставка, фен, торшер, подсветка аквариума или другие бытовые приборы. Сложите мощности всех этих устройств и умножьте полученное значение на 0,8, чтобы получить реальный показатель. Действительно, вряд ли вы будете использовать их все одновременно, поэтому 0,8 – понижающий коэффициент, который позволит адекватно оценить суммарную нагрузку.

Если вы считаете для кухни, то складывайте мощность электрочайника, электродуховки и варочной поверхности, микроволновки, посудомойки, тостера, хлебопечки и других имеющихся/планируемых приборов. Кухня обычно потребляет больше всего энергии, поэтому на нее следует заводить или два кабеля с отдельными автоматами, или один мощный.

Итак, для подсчета суммарной мощности всех приборов вам нужно использовать формулу Pобщ =(P1+P2+…+Pn)*0.8, где P – мощность конкретного потребителя, подключенного в розетку.

таблица сечений проводов по мощности и токуМедные провода лучше подходят для проводки и выдерживают большую нагрузку

Выбираем толщину

После того как вы определили мощность, можно подбирать толщину кабеля. Ниже мы приведем таблицу сечений проводов по мощности и току для классического медного провода, поскольку алюминиевые для создания проводки сегодня уже не используют.

Сечение кабеля, мм Для 220 V Для 380 V
ток, А мощность, кВт ток, А мощность кВт
1,5 до 17 4 16 10
2,5 26 5,5 25 16
4 37 8,2 30 20
6 45 10 40 25
10 68 15 50 32
16 85 18 75 48

Внимание: при выборе учитывайте, что большинство российских производителей экономит на материале, и кабель в 4 мм2 на самом деле может оказаться фактически в 2,5 мм2. Практика показывает, что подобная “экономия” может достигать 40%, поэтому обязательно либо сами перемеряйте диаметр кабеля, либо приобретайте его с запасом.

Теперь давайте рассмотрим пример расчета сечения провода по потребляемой мощности. Итак, у нас есть абстрактная кухня, мощность приборов на которой составляет 6 кВт. Умножаем эту цифру 6*0,8=4,8 кВт. В квартире используется одна фаза, 220 вольт. Ближайшее значение (брать можно только в плюс) – 5.5 кВт, то есть кабель толщиной 2,5 квадрата. На всякий случай мы имеет запас в 0,7 кВт, который “сглаживает” экономию производителей.

Также следует учитывать, что если провод работает на пределе своих возможностей, то он быстро нагревается. Из-за нагрева до 60-80 градусов максимальный ток снижается на 10-20 процентов, что ведет к перегрузке и короткому замыканию. Поэтому для ответственных участков цепи следует применять повышенный коэффициент, умножая значение не на 0,8, а на 1,2-1,3.

выбор сечения кабеля по мощностиПравильный расчет толщины кабеля – залог его долгой работы

Чаще всего для прокладки систем освещения применяют медные конструкции толщиной в 1,5 квадрата, для розеток – 2,5 квадрата, для мощных потребителей – 4 или 6 квадрат (автоматы ставятся соответственно на 16, 25, 35 и 45А). Но такое использование подходит только для стандартных квартир или домов, в которых нет мощных потребителей. Если у вас работает электрокотел, бойлер, духовой шкаф или другие приборы, потребляющие больше 4 кВт, то необходимо рассчитывать кабеля под каждый конкретный случай, а не использовать общие рекомендации.

Приведенная выше таблица сечений кабеля по мощности и току использует граничные значения, поэтому если у вас получаются накладки расчетных цифр на энциклопедические, то старайтесь брать кабель с запасом. К примеру, если бы в нашей кухне была мощность в 7 кВт, то 7*0,8=5,6 кВт, что больше значения 5,5 для кабеля в 2,5 квадрата. Берите с запасом кабель на 4 квадрата или разделите кухню на две зоны, подведя два кабеля 2,5 мм2.

Как быть с длиной

Если вы считаете кабель по квартире или небольшому дому, то поправки на длину кабеля можно вообще не делать – вряд ли у вас будут ветки длиной от 100 и более метров. Но если вы прокладываете проводку в крупном многоэтажном коттедже или торговом центре, то нужно обязательно закладывать возможные потери на длину. Обычно они составляют 5 процентов, но правильнее рассчитывать их по таблице и формулам.

Так, момент нагрузки считается в виде произведения длины вашего провода на суммарную мощность потребления. То есть длина вашего кабеля вычисляется как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

В приведенной ниже таблице мы видим, как зависят потери от сечения проводника. К примеру, кабель толщиной 2,5 мм2 с нагрузкой до 3 кВт и длиной в 30 метров имеет потери 30х3=90, то есть 3%. Если уровень потерь переваливает за 5%, то рекомендуется выбирать более толстый кабель – не нужно экономить на своей безопасности.

U, % Момент нагрузки, кВт*м
1,5 2,5 4 6 10 16
1 18 30 48 72 120 192
2 36 60 96 144 240 384
3 54 90 144 216 360 575
4 72 120 192 288 480 768
5 90 150 240 360 600 960

Данная таблица нагрузок по сечению кабеля справедлива для однофазной сети. Для трехфазной характерно увеличение величины нагрузки в среднем в шесть раз. В три раза поднимается значение за счет распределения по трем фазам, в два – за счет нулевого проводника. Если нагрузка на фазы неодинакова (имеются сильные перекосы), то потери и нагрузки сильно увеличиваются.

выбор сечения кабеля по мощностиПравильное подключение автоматов медным кабелем

Также следует учитывать, какие именно потребители будут подключены к вашему проводу. Если вы планируете подключать галогеновые низковольтные лампы, то старайтесь размещать их как можно ближе к трансформаторам. Почему? Потому что при падении напряжения на 3 вольта при 220 вольт мы просто не заметим, а при падении на те же 3 вольта при 12 вольт лампы просто не загорятся.

Если вы проводите выбор сечения провода по току для алюминиевого кабеля, то учитывайте, что сопротивление материала в 1,7 раз выше, чем у меди. Соответственно, потери в них будут больше в эти же 1,7 раза.

Виды кабелей

Теперь давайте рассмотрим, какие же именно кабеля можно выбирать для создания электропроводки на объекте. Помните, что провода согласно стандартам можно прокладывать только закрытым способом в коробах или трубах. Кабеля при этом прокладываются свободно – их можно пускать даже по поверхности, что часто практикуется в деревянных и рубленых домах.

Вы уже знаете, как рассчитать сечения кабеля по мощности, поэтому рассмотрим принцип выбора кабелей. Для прокладки в жилом помещении лучше всего подходит классический ВВГ (лучше выбирать с пометкой НГ- негорючий). Для подключения к щитку или к мощному потребителю хорошо подойдет NYM. Разберем виды кабелей более подробно.

ВВГ представляет собой кабель с медными проводниками, защищенными поливинилхлоридной “рубашкой”. Сверку провода покрыты дополнительной пластиковой оболочкой, предотвращающей возможные пробои и порывы. Этот кабель можно применять даже во влажных помещениях, он неплохо гнется и защищает поверхность от возгорания. Для прокладки проводки лучше всего подходит плоский провод, в котором провода расположены в одной плоскости – он занимает минимум места.

NYM представляет собой изделие, содержащее несколько медных жил, покрытых цветной металлнаполненной негорючей резиной. Сверху жилы запакованы в поливинилхлоридную изоляцию (иногда применяется несколько слоев). В большинстве случаев она обладает негорючими свойствами и не выделяет вредных газов при критических температурах. Обладает отличной гибкостью – его очень легко прокладывать в углах, выводить на различные поверхности и пр. Главное – правильно выполнить подбор сечения провода по току, взяв его с небольшим запасом.

ПУНП – это классический установочный провод плоской формы, который используется для подключения различных потребителей. Очень часто применяется для создания недорогой проводки в квартирах и домах. Имеет две/три жилы, покрытые поливинилхлоридом. Имеет плоскую форму.

Существует еще много других кабелей – бронированные, усиленные, для прокладки во влажных комнатах и помещениях с высокой вероятностью взрыва. Но перечисленные выше используются чаще всего.

Теперь вы знаете, как рассчитать сечение провода по нагрузке и какие кабеля выбирать для создания полноценной электропроводки. Напоминаем – всегда делайте запас по мощности в 20-30 процентов, чтобы избежать неприятностей.  

Таблица выбора сечения кабеля. Расчет сечения проводов и кабелей по току, мощности.

В таблице приведены данные мощности, тока и сечения кабелей и проводов, для расчетов и выбора кабеля и провода, кабельных материалов и электрооборудования.

В расчете применялись данные таблиц ПУЭ, формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки.

Ниже представлены таблицы для кабелей и проводов с медными и алюминивыми жилами проводов.

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами
Сечение токопро водящей жилы, мм2 Медные жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
1,5 19 4,1 16 10,5
2,5 27 5,9 25 16,5
4 38 8,3 30 19,8
6 46 10,1 40 26,4
10 70 15,4 50 33,0
16 85 18,7 75 49,5
25 115 25,3 90 59,4
35 135 29,7 115 75,9
50 175 38,5 145 95,7
70 215 47,3 180 118,8
95 260 57,2 220 145,2
120 300 66,0 260 171,6
Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминивыми жилами
Сечение токопро водящей жилы, мм2 Алюминивые жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
2,5 20 4,4 19 12,5
4 28 6,1 23 15,1
6 36 7,9 30 19,8
10 50 11,0 39 25,7
16 60 13,2 55 36,3
25 85 18,7 70 46,2
35 100 22,0 85 56,1
50 135 29,7 110 72,6
70 165 36,3 140 92,4
95 200 44,0 170 112,2
120 230 50,6 200 132,0

Пример расчета сечения кабеля

Задача: запитать ТЭН мощностью W=4,75 кВт медным проводом в кабель-канале.
Расчет тока: I = W/U. Напряжение нам известно: 220 вольт. Согласно формуле протекающий ток I = 4750/220 = 21,6 ампера.

Ориентируемся на медный провод, потому берем значение диаметра медной жилы из таблицы. В колонке 220В — медные жилы находим значение тока, превышающего 21,6 ампера, это строка со значением 27 ампера. Из этой же строки берем Сечение токопроводящей жилы, равное 2,5 квадрата.

Расчет необходимого сечения кабеля по марке кабеля, провода

Число жил,
сечение мм.
Кабеля (провода)
Наружный диаметр мм.Диаметр трубы мм.Допустимый длительный
ток (А) для проводов и кабелей при прокладке:
Допустимый длительный ток
 для медных шин прямоугольного
 сечения (А) ПУЭ
ВВГВВГнгКВВГКВВГЭNYMПВ1ПВ3ПВХ (ПНД)Мет.тр. Дув воздухев землеСечение, шины ммКол-во шин на фазу
11х0,75      2,716201515123
21х1      2,81620171715х3210  
31х1,55,45,4   33,21620233320х3275  
41х2,55,45,7   3,53,61620304425х3340  
51х466   441620415530х4475  
61х66,56,5   55,51620507040х4625  
71х107,87,8   5,56,220208010540х5700  
81х169,99,9   78,2202010013550х5860  
91х2511,511,5   910,5323214017550х6955  
101х3512,612,6   1011323217021060х6112517402240
111х5014,414,4   12,513,2323221526580х6148021102720
121х7016,416,4   1414,84040270320100х6181024703170
131х9518,818,7   1617404032538560х8132021602790
141х12020,420,4     505038544580х8169026203370
151х15021,121,1     5050440505100х8208030603930
161х18524,724,7     5050510570120х8240034004340
171х24027,427,4     6365605 60х10147525603300
183х1,59,69,2  9  2020192780х10190031003990
193х2,510,510,2  10,2  20202538100х10231036104650
203х411,211,2  11,9  25253549120х10265041005200
213х611,811,8  13  25254260Допустимый длительный ток для
медных шин прямоугольного сечения
(А) Schneider Electric IP30
223х1014,614,6     25255590
233х1616,516,5     323275115
243х2520,520,5     323295150
253х3522,422,4     4040120180Сечение, шины ммКол-во шин на фазу
264х1  89,5   16201414123
274х1,59,89,89,210,1   2020192750х56501150 
284х2,511,511,511,111,1   2020253863х575013501750
294х503031,3     636514522580х5100016502150
304х7031,636,4     8080180275100х5120019002550
314х9535,241,5     8080220330125х5135021503200
324х12038,845,6     100100260385Допустимый длительный ток для
медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31
334х15042,251,1     100100305435
344х18546,454,7     100100350500
355х1  9,510,3   16201414
365х1,510101010,910,3  20201927Сечение, шины ммКол-во шин на фазу
375х2,5111111,111,512  20202538123
385х412,812,8  14,9  2525354950х56001000 
395х614,214,2  16,3  3232426063х570011501600
405х1017,517,5  19,6  4040559080х590014501900
415х162222  24,4  505075115100х5105016002200
425х2526,826,8  29,4  636595150125х5120019502800
435х3528,529,8     6365120180    
445х5032,635     8080145225    
455х9542,8      100100220330    
465х12047,7      100100260385    
475х15055,8      100100305435    
485х18561,9      100100350500    
497х1  1011   16201414    
507х1,5  11,311,8   20201927    
517х2,5  11,912,4   20202538    
5210х1  12,913,6   25251414    
5310х1,5  14,114,5   32321927    
5410х2,5  15,617,1   32322538    
5514х1  14,114,6   32321414    
5614х1,5  15,215,7   32321927    
5714х2,5  16,918,7   40402538    
5819х1  15,216,9   40401414    
5919х1,5  16,918,5   40401927    
6019х2,5  19,220,5   50502538    
6127х1  1819,9   50501414    
6227х1,5  19,321,5   50501927    
6327х2,5  21,724,3   50502538    
6437х1  19,721,9   50501414    
6537х1,5  21,524,1   50501927    
6637х2,5  24,728,5   63652538    

Максимально допустимый ток для медных проводов

Когда электрический ток протекает по кабелю, часть энергии теряется. Она уходит на нагрев проводников из-за их сопротивления, с уменьшением которого возрастает величина передаваемой мощности и допустимый ток для медных проводов. Наиболее приемлемым проводником на практике является медь, которая имеет небольшое электрическое сопротивление, устраивает потребителей по стоимости и выпускается в широком ассортименте.

допустимый ток для медных проводов

Следующим металлом с хорошей проводимостью является алюминий. Он дешевле меди, но более ломкий и деформируется в местах соединений. Прежде внутридомовые отечественные сети были проложены алюминиевыми проводами. Их прятали под штукатурку и надолго забывали об электропроводке. Электроэнергия преимущественно уходила на освещение, и провода легко выдерживали нагрузку.

С развитием техники появилось множество электроприборов, которые стали незаменимы в быту и потребовали большего количества электричества. Потребляемая мощность возросла и проводка перестала с ней справляться. Теперь стало немыслимо делать электроснабжение квартиры или дома без расчета электропроводки по мощности. Провода и кабели выбираются так, чтобы не было лишних затрат, а они полностью справлялись со всеми нагрузками в доме.

Причина нагрева электропроводки

Проходящий электрический ток вызывает нагрев проводника. При повышенной температуре металл быстро окисляется, а изоляция начинает плавиться при температуре от 65 0С. Чем чаще она нагревается, тем быстрее выходит из строя. По этой причине провода выбирают по допустимому току, при котором не происходит их перегрев.

Площадь сечения проводки

По форме провод выполняется в виде круга, квадрата, прямоугольника или треугольника. У квартирной проводки сечение преимущественно круглое. Шина медная устанавливается обычно в распределительном шкафу и бывает прямоугольной или квадратной.

шина медная

Площади поперечных сечений жил определяются по основным размерам, замеряемым штангенциркулем:

  • круг — S = πd2 / 4;
  • квадрат — S = a2;
  • прямоугольник — S = a * b;
  • треугольник — πr2 / 3.

В расчетах приняты следующие обозначения:

  • r — радиус;
  • d — диаметр;
  • b, a — ширина и длина сечения;
  • π = 3,14.

Расчет мощности в проводке

Мощность, выделяющаяся в жилах кабеля при его эксплуатации, определяется по формуле: P = In2Rn,

где In — нагрузочный ток, А; R — сопротивление, Ом; n — количество проводников.

Формула подходит при расчете одной нагрузки. Если к кабелю их подключено несколько, количество тепла рассчитывается отдельно для каждого потребителя энергии, а затем результаты суммируются.

Допустимый ток для медных многожильных проводов также рассчитывается через поперечное сечение. Для этого необходимо распушить конец, замерить диаметр одной из проволочек, посчитать площадь и умножить на их количество в проводе.

допустимый ток для медных многожильных проводов

Сечения проводов удобно измерять в квадратных миллиметрах. Если грубо оценивать допустимый ток, мм2 медного провода пропускает через себя 10 А, при этом не перегреваясь.

В кабеле соседние провода греют друг друга, поэтому для него надо выбирать толщину жилы по таблицам или с поправкой. Кроме того, размеры берут с небольшим запасом в сторону увеличения, а после выбирают из стандартного ряда.

Проводка может быть открытой и скрытой. В первом варианте она прокладывается снаружи по поверхностям, в трубах или в кабель-каналах. Скрытая проходит под штукатуркой, в каналах или трубах внутри конструкций. Здесь условия работы более жесткие, поскольку в закрытых пространствах без доступа воздуха кабель нагревается сильней.

длительно допустимый ток

Для разных условий эксплуатации вводятся коэффициенты поправки, на которые следует умножать расчетный длительно допустимый ток в зависимости от следующих факторов:

  • одножильный кабель в трубе длиной более 10 м: I = In х 0,94;
  • три одножильных кабеля в одной трубе: I = In х 0,9;
  • прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = In х 1,3;
  • четырехжильный кабель равного сечения: I = In х 0,93.

Пример

При нагрузке в 5 кВт и напряжении 220 В сила тока через медный провод составит 5 х 1000 / 220 = 22,7 А. Его сечение составит 22,7 / 10 = 2,27 мм2. Этот размер обеспечит допустимый ток для медных проводов по нагреву. Поэтому здесь следует взять небольшой запас 15 %. В результате сечение составит S = 2,27 + 2,27 х 15 / 100 = 2,61 мм2. Теперь к этому размеру следует подобрать стандартное сечение провода, которое составит 3 мм.

Рассеивание тепла при работе кабеля

Проводник не может разогреваться от проходящего тока бесконечно долго. Одновременно он отдает тепло окружающей среде, количество которого зависит от разности температуры между ними. В определенный момент наступает равновесное состояние и температура проводника устанавливается постоянной.

Важно! При правильно подобранной проводке потери на нагрев снижаются. Следует помнить, что за нерациональный расход электроэнергии (когда провода перегреваются) также приходится платить. С одной стороны плата взимается за лишний расход по счетчику, а с другой — за замену кабеля.

Выбор сечения провода

Для типовой квартиры электрики особенно не задумываются о том, какие сечения проводки выбрать. В большинстве случаев используют такие:

  • вводной кабель — 4-6 мм2;
  • розетки — 2,5 мм2;
  • основное освещение — 1,5 мм2.

Подобная система вполне справляется с нагрузками, если нет мощных электроприборов, к которым порой надо вести отдельное питание.

Отлично подходит для того, найти допустимый ток медного провода, таблица из справочника. В ней также приведены данные расчета при использовании алюминия.

допустимый ток медного провода таблица

Основой для выбора проводки является мощность потребителей. Если суммарная мощность в линиях от главного ввода P = 7,4 кВт при U = 220 В, допустимый ток для медных проводов составит по таблице 34 А, а сечение — 6 мм2 (закрытая прокладка).

Кратковременные режимы работы

Максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов при режимах работы с длительностью циклов до 10 мин и рабочими периодами между ними не более 4 мин приводится к длительному режиму работы, если сечение не превышает 6 мм2. При сечении выше 6 мм2: Iдоп = In∙0,875/√Тп.в.,

где Тп.в — отношение длительности рабочего периода к продолжительности цикла.

Отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях определяется техническими характеристиками применяемых защитных автоматов. Ниже приведена схема небольшого щита управления квартиры. Питание от счетчика поступает на вводной автомат DP MCB мощностью 63 А, который защищает проводку до автоматов отдельных линий мощностью 10 А, 16 А и 20 А.

максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов

Важно! Пороги срабатывания автоматов должны быть меньше максимально допустимого тока проводки и выше нагрузочного тока. В таком случае каждая линия будет надежно защищена.

Как правильно выбрать вводной провод в квартиру?

Величина номинального тока на кабеле ввода в квартиру зависит от того, сколько подключено потребителей. В таблице приведены необходимые приборы и их мощность.

ЭлектроприборНоминальная мощность, кВт
Телевизор0,18
Бойлер2-6
Холодильник0,2-0,3
Духовой шкаф2-5
Пылесос0,65-1
Электрочайник1,2-2
Утюг1,7-2,3
Микроволновка0,8-2
Компьютер0,3-1
Стиральная машина2,5-3,5
Система освещения0,5
Всего12,03-23,78

Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:

I = P∙Kи/(U∙cos φ), где Kи = 0,75 — коэффициент одновременности.

Для большинства электроприборов, являющихся активной нагрузкой, коэффициент мощности cos φ = 1. У люминесцентных ламп, электродвигателей пылесоса, стиральной машины и др. он меньше 1 и его необходимо учитывать.

Длительно допустимый ток для приборов, приведенных в таблице, составит I = 41 — 81 А. Величина получается довольно внушительной. Всегда следует хорошенько подумать, когда приобретаешь новый электроприбор, потянет ли его квартирная сеть. По таблице для открытой проводки сечение входного провода составит 4-10 мм2. Здесь еще надо учитывать, как квартирная нагрузка повлияет на общедомовую. Возможно, что ЖЭК не позволит подключить столько электроприборов к стояку подъезда, где через распределительные шкафы под каждую фазу и нейтраль проходит шина (медная или алюминиевая). Их просто не потянет электросчетчик, который обычно устанавливается в щите на лестничной площадке. Кроме того, плата за перерасход нормы электроэнергии вырастет до внушительных размеров из-за повышающих коэффициентов.

Если проводку делать для частного дома, то здесь надо учитывать мощность отводящего провода от главной сети. Обычно используемого алюминиевого провода СИП-4 сечением 12 мм2 может и не хватить для большой нагрузки.

Выбор проводки для отдельных групп потребителей

После того как выбран кабель для подключения к сети и для него подобран защищающий от перегрузок и коротких замыканий автомат ввода, необходимо подобрать провода для каждой группы потребителей.

Нагрузка разделяется на осветительную и силовую. Самым мощным потребителем в доме является кухня, где устанавливаются электроплита, стиральная и посудомоечная машины, холодильник, микроволновка и другие электроприборы.

Для каждой розетки выбираются провода на 2,5 мм2. По таблице для скрытой проводки он пропустит 21 А. Схема снабжения обычно радиальная — от распределительной коробки. Поэтому к коробке должны подходить провода на 4 мм2. Если розетки соединены шлейфом, следует учитывать, что сечению 2,5 мм2 соответствует мощность 4,6 кВт. Поэтому суммарная нагрузка на них не должна ее превышать. Здесь есть один недостаток: при выходе из строя одной розетки, остальные также могут оказаться неработоспособными.

На бойлер, электроплиту, кондиционер и другие мощные нагрузки целесообразно подключать отдельный провод с автоматом. В ванную комнату также делается отдельный ввод с автоматом и УЗО.

На освещение идет провод на 1,5 мм2. Сейчас многие применяют основное и дополнительное освещение, где может потребоваться большее сечение.

Как рассчитать трехфазную проводку?

На расчет допустимого сечения кабеля влияет тип сети. Если мощность потребления одинакова, допустимые токовые нагрузки на жилы кабеля для трехфазной сети будут меньше, чем для однофазной.

допустимые токовые нагрузки

Для питания трехжильного кабеля при U = 380 В применяется формула:

I = P/(√3∙U∙cos φ).

Коэффициент мощности можно найти в характеристиках электроприборов или он равен 1, если нагрузка активная. Максимально допустимый ток для медных проводов, а также алюминиевых при трехфазном напряжении указывается в таблицах.

Заключение

Для предупреждения перегрева проводников при длительной нагрузке следует правильно рассчитать поперечное сечение жил, от которого зависит допустимый ток для медных проводов. Если мощности проводника будет недостаточно, кабель преждевременно выйдет из строя.

Расчет сечения кабеля по мощности: таблицы и формулы

Автор Петр Андреевич На чтение 5 мин. Просмотров 1k. Обновлено

Электросети являются потенциальным источником пожарной опасности. Чтобы свести к минимуму возможность аварии, монтаж внутридомовой проводки осуществляется в строгом соответствии с установленными техническими нормативами. Рассмотрим правила правильного выбора необходимого материала, таблицу сечения кабелей по мощности, нюансы расчета нагрузки на электросети.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

Основное требование, предъявляемое к линиям электропередач – безопасность их эксплуатации. Поэтому, с особой внимательностью следует подходить к выбору сечения кабеля по току. Если оно окажется чересчур маленьким, проводка будет греться из-за большой нагрузки. Это, в свою очередь, способно привести к расплавлению изоляционной оплётки, короткому замыканию с последующим пожаром.

Использование проводов слишком большого сечения обезопасит дом от возгорания, но приведёт к неоправданному перерасходу денежных средств. Самый рациональный вариант при прокладке проводки – подобрать кабеля с оптимальным сечением жилы. Точные рекомендации по правильному подбору проводки даны в гл. №1.3 «Правил установки электрооборудования».

Выбор площади поперечного сечения проводника производится в соответствии со следующими параметрами:
  • Сила тока (А).
  • Мощность тока (кВт).
  • Материал изготовления проводки (медь или алюминий).
  • Количество фаз (1 или 3).

Выбираем сечение по мощности

Выбор сечения провода в зависимости от мощности тока начинается с проведения небольших расчётов. Для этого следует сложить общую мощность электрических устройств, которые будут одновременно включаться в квартире. На каждом приборе обычно указывается его мощность в ваттах или киловаттах. В будущем возможно приобретение новых бытовых электроприборов, поэтому к полученной суммарной мощности нужно прибавить ещё 1-2 киловатта.

Как рассчитать сечение провода по мощности нагрузкиКак рассчитать сечение провода по мощности нагрузки

Для устройства внутридомовой электропроводки рекомендуется использовать медные кабели. Они, хотя и стоят дороже алюминиевых, но обладают большей гибкостью, долговечностью и лучшей электропроводностью. Ниже представлены таблицы выбора сечения кабеля по мощности и силе тока для медной проводки.

Таблица 1. Вычисление мощности медной однофазной проводки напряжением в 220 вольт:

Мощность тока (кВт) Сила тока (амперы) Сечение провода (кв. мм)
4,1 19 1,5
5,9 27 2,5
8,3 38 4
10,1 46 6
15,4 70 10
18,7 85 16
25,3 115 25
29,7 135 35
38,5 175 50
47,3 215 70
57,2 260 95
66 300 120

Таблица 2. Подбор сечения кабеля для медной трёхфазной проводки напряжением в 380 вольт.

Мощность тока (кВт) Сила тока (амперы) Сечение провода (кв. мм)
10,5 16 1,5
16,5 25 2,5
19,8 30 4
26,4 40 6
33 50 10
49,5 75 16
59,4 90 25
75,9 115 35
95,7 145 50
118,8 180 70
145,2 220 95
171,6 260 120

Таблица сечения проводки в зависимости от силы и мощности тока для алюминиевых проводов выглядит иначе. В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

  • Длина провода.
  • Размера сечения.
  • Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
  • Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

Ниже показаны соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 3. Подбор сечения кабеля по мощности для алюминиевой однофазной проводки напряжением в 220 вольт.

Мощность тока (кВт) Сила тока (амперы) Сечение провода (кв. мм)
4,4 20 2,5
6,1 28 4
7,9 36 6
11 50 10
13,2 60 16
18,7 85 25
22 100 35
29,7 135 50
36,3 165 70
44 200 95
50,6 230 120

Таблица 4. Подбор сечения кабеля для алюминиевой трёхфазной проводки напряжением 380 вольт.

Мощность тока (кВт) Сила тока (амперы) Сечение провода (кв. мм)
12,5 19 2,5
15,1 23 4
19,8 30 6
25,7 39 10
36,3 55 16
46,2 70 25
56,1 85 35
72,6 110 50
92,4 140 70
112,2 170 95
132,2 200 120

Как рассчитать по току

В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

  • Длина провода.
  • Размера сечения.
  • Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
  • Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

В таблицах ниже приведены соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 5. Соотношение силы тока и сечение алюминиевой проводки.

Сечение провода (кв. мм) Показатель силы тока для алюминиевых проводов
Открыто проложенных Проложенных в защитной трубе
Два одножильных Три одножильных Четыре одножильных Один двухжильный
2 21 19 18 15 17
2,5 24 20 19 19 16
3 27 24 22 21 22
4 32 28 28 23 25
5 36 32 30 27 28
6 39 36 32 30 31
8 46 43 40 37 38
10 60 50 47 39 42
16 75 60 60 55 60
25 105 85 80 70 75
35 130 100 95 85 95
50 165 140 130 120 125
70 210 175 165 140 150
95 255 215 200 175 190
120 295 245 220 200 230
150 340 275 255
185 390
240 465
300 535
400 645

Таблица 6. Соотношение силы тока и сечение медной проводки.

Сечение провода (кв. мм) Показатель силы тока для медных проводов
Открыто проложенных Проложенных в защитной трубе
Два одножильных Три одножильных Четыре одножильных Один двухжильный
0,5 21
0,75 24 20 19 19 16
3 27 24 22 21 22
4 32 28 28 23 25
5 36 32 30 27 28
6 39 36 32 30 31
8 46 43 40 37 38
10 60 50 47 39 42
16 75 60 60 55 60
25 105 85 80 70 75
35 130 100 95 85 95
50 165 140 130 120 125
70 210 175 165 140 150
95 255 215 200 175 190
120 295 245 220 200 230
150 340 275 255
185 390
240 465
300 535
400 645

Расчёт сечения кабеля по мощности и длине

Из-за сопротивления материала происходит некоторая потеря напряжения при прохождении тока сквозь проводник. Чем длиннее проводка, тем большая величина этих потерь. Однако, ощутимые потери могут возникнуть на линиях электропередач протяжённостью, измеряемой километрами. Для бытовой проводки они столь несущественны, что ими можно вполне пренебречь.

Рассчитываются основные показатели электротока по следующим формулам:
  • Сила тока: I = Р / (U cos ф), где:
    I – искомая сила тока.
    Р – мощность.
    U – напряжение.
    cos ф – коэффициент, применяемый для бытовой проводки. Обычно принимается за единицу.
  • Сопротивление провода: Rо=р L / S, где:
    Rо – удельное сопротивление проводника.
    р – удельное сопротивление материала, из которого он изготовлен (медь или алюминий).
    L – длина проводки.
    S – площадь сечения провода.

Открытая и закрытая прокладка проводов

При расчёте нагрузки на кабель принимается во внимание и особенности прокладки электрической линии. Существует два способа её размещения – закрытый и открытый. В стенах, изготовленных из негорючих стройматериалов – бетона, кирпича, – применяют закрытую прокладку, в специально проделанных канавках-штробах.

В деревянных зданиях проводка прокладывается открытым способом, в защитных кабель-каналах или в гофрированных трубах. Для закрытого способа монтажа используют плоские провода, а для открытой-округлые.

ПолезноБесполезно

Тест: какой ток выдерживает кабель ВВГ 3×1.5: ammo1 — LiveJournal

Наконец-то мне удалось проверить, какие токи выдерживает силовой кабель, сечением «полтора квадрата».
Это очень важное знание для понимания, где допустимо использовать такой кабель и какими автоматами его нужно защищать.


У меня в квартире ко всем розеткам проложены кабели 1.5 мм², защищённые автоматом 16А, и мне всегда хотелось понять, насколько это допустимо.

Почти все электрики придерживаются правила «кабель 1.5 мм² годится только на свет, а для розеток нужно прокладывать 2.5 мм²».

Продвинутые электрики утверждают, что кабель 1.5 мм² необходимо защищать автоматами 10А, а кабель 2.5 мм² автоматами 16А, аргументируя это тем, что любой автоматический выключатель с характеристикой «С» выдерживает ток в 1.45 раза выше номинального до часа.

Ещё ходит байка, что 2.5 мм² на розетки начали прокладывать тогда, когда весь кабель был «поддельный», сделанный по ТУ, и его реальное сечение было существенно меньше номинального.

Уверен, что никто из этих электриков никогда не проверял реальные характеристики кабеля и не может чётко сказать, что будет с кабелем 1.5 мм², если в течение часа по нему будет идти ток 24А. А я это проверил.

Электрики исходят из цифр, приведённых в ГОСТ в ПУЭ.
ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией…» содержит таблицу 19 «Допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами с изоляцией из поливинилхлоридных пластикатов и полимерных композиций, не содержащих галогенов».

Согласно этой таблице, допустимый ток для кабеля ВВГ 3×1.5 при прокладке на воздухе составляет 21А.

В ПУЭ 7 (Правила устройства электроустановок. Издание 7) есть таблица 1.3.4 «Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами».

Кабель ВВГ 3×1.5 правильно считать двухжильным, так как только по двум его жилам течёт ток в рабочем режиме. Согласно таблице, такой кабель выдерживает 23А при открытой прокладке и 18А при прокладке в трубе.

Для проведения эксперимента я подключил через пятиметровый отрезок кабеля ВВГ 3×1.5 ГОСТ Альфакабель (https://ammo1.livejournal.com/1148518.html) шесть тепловентиляторов, каждый из которых обеспечивал нагрузку 4 или 8 ампер.


Греем улицу. 🙂

Для контроля и измерения тока использовался измеритель мощности Atorch AT3010.

Петля кабеля была пропущена через отрезок гофротрубы.

На кабеле были закреплены три термопары (одна на оболочке кабеля, вторая непосредственно на жиле, третья в трубе между двух кабелей), подключенные к термометрам GM1312 и TM-902C.

Сначала я нагрузил кабель током 16А.

Через 30 минут температура стабилизировалась: на поверхности оболочки кабеля 34°, на жиле 33°, в гофротрубе с двумя участками кабеля под нагрузкой 42°.

Второй эксперимент — 24А. Это ток, который может проходить по кабелю до отключения автомата 16А (напомню, он может не отключаться час при превышении 1.45x, то есть до 23.2А).

Через 5 минут температура в гофре достигла 60°, через 20 минут она стабилизировалась на уровне 67° и осталась такой же и через 30 минут. Температуры на кабеле, лежащем на воздухе составили 49° и 46°.

Третий эксперимент — 31.3А. Это ток, который точно не стоит пускать через кабель 1.5 мм². 🙂

Через три минуты в гофре было 64°, через 5 минут 80°, через 10 минут 97°, через 15 минут 104°, через 20 минут 105° и температура стабилизировалась, — через 30 минут были всё те же 105° в гофре, 82° на поверхности кабеля, лежащего на воздухе, 68° на жиле.

В таблице 18 того же ГОСТ 31996-2012 указаны допустимые температуры нагрева токопроводящих жил кабелей.

Длительно допустимой считается температура 70°, предельной — 160°.

Я для себя могу сделать выводы, что 16А это лёгкий режим для кабеля 1.5 мм², при котором он почти не нагревается. 24А тяжёлый, но вполне рабочий режим. 31А экстремальный режим, при котором с кабелем ничего плохого не происходит (он не плавится, не горит, но конечно не должен работать в таком режиме). Получается, что кабель 1.5 мм² вполне можно защищать автоматом 16А с характеристикой «C» (но лучше конечно «B», чтобы он отключался быстрее при аварийной перегрузке).

Насколько это было возможно, я снял эксперимент на видео.


https://www.youtube.com/watch?v=v_JfqFwNBCU

Я лишь провёл эксперимент и не собираюсь спорить с электриками, ПУЭ и ГОСТом. Важные для меня выводы я из этого эксперимента сделал, а вы делайте выводы сами.

© 2020, Алексей Надёжин


Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.

Второй мой проект — lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.

Калибры проводов

AWG Номинальные значения тока

AWG — American Wire Gauge — используется в качестве стандартного метода определения диаметра провода, измерения диаметра проводника (неизолированного провода) с удаленной изоляцией. AWG иногда также называют калибром проводов Брауна и Шарпа (B&S).

Приведенная ниже таблица AWG предназначена для одного сплошного круглого проводника. Из-за небольших зазоров между жилами в многожильном проводе многожильный провод с той же допустимой нагрузкой по току и электрическим сопротивлением, что и сплошной провод, всегда имеет немного больший общий диаметр.

Чем больше цифра, тем тоньше проволока. Типичная бытовая электропроводка — это AWG номер 12 или 14. Телефонный провод имеет типичный AWG 22, 24 или 26.

В таблице ниже указаны номинальные значения тока одно- и многожильных кабелей с ПВХ изоляцией. Имейте в виду, что текущая нагрузка зависит от метода установки — корпуса — и от того, насколько хорошо сопротивление отводится от кабеля. Важны рабочая температура жилы, температура окружающей среды и тип изоляции жилы.Перед детальным проектированием всегда проверяйте данные производителя.

Для полной таблицы с одноядерными и многоядерными текущими рейтингами — поверните экран!

1) Номинальный ток до 1000 В , одножильные и многожильные кабели с ПВХ изоляцией, температура окружающей среды до 30 o C

American Wire Gauge - AWG, Imperial and Metric Units

Значения сопротивления основаны на удельном электрическом сопротивлении для меди 1,724 x 10 -8 Ом м (0.0174 мкОм м) и удельное электрическое сопротивление для алюминия 2,65 x 10 -8 Ом м (0,0265 мкОм м).

Чем выше номер калибра, тем меньше диаметр и тоньше проволока.

Из-за меньшего электрического сопротивления более толстый провод пропускает больше тока с меньшим падением напряжения, чем более тонкий провод. Для больших расстояний может потребоваться увеличение диаметра провода — уменьшение калибра — для ограничения падения напряжения.

Поправочные коэффициенты при температуре окружающей среды выше 30 o C

  • окружающей температуре 31-40 o C : поправочный коэффициент = 0.82
  • температура окружающей среды 4 1-45 o C : поправочный коэффициент = 0,71
  • температура окружающей среды 45-50 o C : поправочный коэффициент = 0,58

electrical resistance copper aluminum awg wire

.

Проверка устойчивости кабелей в условиях короткого замыкания

В общем, проверка термостойкости кабеля не требуется, за исключением случаев, когда кабели с малой с.з. устанавливаются рядом с главным распределительным щитом или питаются непосредственно от него

Температурные ограничения

Когда продолжительность тока короткого замыкания непродолжительна (от нескольких десятых секунды до пяти секунд максимум), предполагается, что все выделяемое тепло остается в проводнике, вызывая повышение его температуры.Процесс нагрева называется адиабатическим — это допущение, которое упрощает расчет и дает пессимистический результат, т.е. более высокую температуру проводника, чем та, которая могла бы иметь место на самом деле, поскольку на практике некоторое количество тепла покидает проводник и переходит в изоляцию.

Для периода в 5 секунд или меньше соотношение I 2 t = k 2 S 2 характеризует время в секундах, в течение которого проводник с.п.н. S (в мм 2 ) может пропускать ток I до того, как его температура достигнет уровня, который может повредить окружающую изоляцию.

Коэффициент k приведен в Рисунок G52 ниже.

Рис. G52 — Значение константы k согласно таблице 43A стандарта IEC 60364-4-43

Изоляция проводника
ПВХ
≤ 300 мм 2
ПВХ
> 300 мм 2
EPR XLPE Резина 60 ° C
Начальная температура (° C) 70 70 90 60
Конечная температура (° C) 160 140 250 200
Материал проводника Медь 115 103 143 141
Алюминий 76 68 94 93

Метод проверки состоит в проверке того, что тепловая энергия I 2 т на ом материала проводника, пропускаемая через защитный автоматический выключатель (из каталогов производителей), меньше допустимой для конкретного проводника (как указано в Рисунок G53 ниже).

Рис. G53 — Максимально допустимое термическое напряжение для кабелей I 2 т (выражено в амперах 2 x секунда x 10 6 )

S ( 2 мм) ПВХ XLPE
Медь Алюминий Медь Алюминий
1,5 0,0297 0,0130 0,0460 0,0199
2.5 0,0826 0,0361 0,1278 0,0552
4 0,2116 0,0924 0,3272 0,1414
6 0,4761 0,2079 0,7362 0,3181
10 1,3225 0,5776 2,0450 0,8836
16 3.3856 1.4786 5,2350 2,2620
25 8,2656 3,6100 12,7806 5,5225
35 16.2006 7,0756 25.0500 10,8241
50 [а] 29,839 13,032 46,133 19,936
  1. ^ Для кабеля 50 мм 2 значения рассчитаны для фактического сечения 47.5 мм 2 [1]

Пример

Кабель из сшитого полиэтилена с медной сердцевиной, 4 мм. 2 c.s.a. адекватно защищены автоматическим выключателем iC60N? (см. рис. G54)

На рис. G53 показано, что значение I 2 t для кабеля составляет 0,3272 x 10 6 , в то время как максимальное значение «сквозного» выключателя, указанное в каталоге производителя, составляет значительно меньше (<0,1,10 6 A 2 с).

Таким образом, кабель должным образом защищен автоматическим выключателем до его полной номинальной отключающей способности.

Электродинамические ограничения

Для всех типов цепей (проводников или шинопроводов) необходимо учитывать электродинамические эффекты.

Чтобы выдержать электродинамические ограничения, проводники должны быть прочно закреплены, а соединения должны быть сильно затянуты, чтобы традиционные кабельные установки выдерживали уровень, который напрямую зависит от качества работы, выполняемой подрядчиком по электрике.

Для шинопроводов (шинопроводов), рельсов и т. Д. Также необходимо проверить, выдержат ли они электродинамические ограничения во время короткого замыкания. Но для шинопроводов электродинамическая стойкость определяется конструкцией и подтверждается типовыми испытаниями в соответствии с IEC 61439-6 с указанным устройством защиты от перегрузки по току.

Такие производители, как Schneider Electric, предоставляют готовые к использованию таблицы координации между своими автоматическими выключателями и их шинопроводами, что позволяет быстро и легко выбрать оптимальное решение, гарантирующее стойкость системы.

Рис. G54 — Пример таблицы согласования автоматических выключателей и шинопроводов (Schneider Electric)

Тип шинопровода Canalis KSA100
Isc макс. в кА действ. 25 кА 36 кА 50 кА
Тип автоматического выключателя NG125 NG125N 100 NG125H 80 NG125L 80
Compact NSXm NSXm B / F / N / H 100 NSXm F / N / H 100
Compact NSX NSX100B / F / N / H / S / L
Тип шинопровода Canalis KSA160
Isc макс.в кА действ. 25 кА 36 кА 50 кА 70кА 90 кА
Тип автоматического выключателя Compact NSXm NSXm B / F / N / H 160 NSXm F / N / H 160 NSXm N / H 160 NSXm H 160
Компактный NSX NSX100B / F / N / H / S / L NSX100F / N / H / S / L NSX100N / H / S / L NSX100H / S / L NSX100S / L
NSX160B / F / N / H / S / L NSX160F / N / H / S / L NSX160N / H / S / L NSX160H / S / L
NSX250B / F / N / H / S / L NSX250F / N / H / S / L NSX250N / H / S / L
Тип шинопровода Canalis KSA250
Isc макс.в кА действ. 25 кА 36 кА 50 кА 70кА 100 кА 150 кА
Тип автоматического выключателя Компактный NSX NSX160B / F / N / H / S / L NSX160F / N / H / S / L NSX160N / H / S / L NSX160H / S / L NSX160S / L NSX160L
NSX250B / F / N / H / S / L NSX250F / N / H / S / L NSX250N / H / S / L NSX250H / S / L NSX250S / L NSX250L
NSX400F / N / H / S / L NSX400F / N / H / S / L NSX400N / H / S / L
Тип шинопровода Canalis KSA400
Isc макс.в кА действ. 25 кА 36 кА 50 кА 70кА 100 кА 150 кА
Тип автоматического выключателя Компактный NSX NSX250B / F / N / H / S / L NSX250F / N / H / S / L NSX250N / H / S / L NSX250H / S / L NSX250S / L NSX250L
NSX400F / N / H / S / L NSX400F / N / H / S / L NSX400N / H / S / L NSX400H / S / L NSX400S / L NSX400L
NSX630F / N / H / S / L NSX630F / N / H / S / L NSX630N / H / S / L NSX630H / S / L NSX630S / L NSX630L
Compact NS NS630b N / H / L / LB NS630b L / LB NS630b L / LB NS630b фунт
Тип шинопровода Canalis KSA500
Isc макс.в кА действ. 25 кА 36 кА 50 кА 70кА 100 кА 150 кА
Тип автоматического выключателя Compact NSX NSX400F / N / H / S / L NSX400F / N / H / S / L NSX400N / H / S / L NSX400H / S / L NSX400S / L NSX400L
NSX630F / N / H / S / L NSX630F / N / H / S / L NSX630N / H / S / L NSX630H / S / L NSX630S / L NSX630L
Compact NS NS630b N / H / L / LB NS630b L / LB NS630b LB
Тип шинопровода Canalis KSA630
Isc макс.в кА действ. ≤ 32 кА 36 кА 50 кА 70кА 100 кА 150 кА
Тип автоматического выключателя Compact NSX NSX400F / N / H / S / L NSX400N / H / S / L NSX400H / S / L NSX400S / L NSX400L
NSX630F / N / H / S / L NSX630N / H / S / L NSX630H / S / L NSX630S / L NSX630L
Compact NS NS630b N / H / L / LB NS630b L / LB NS630b фунт
NS800N / H / L / LB NS800L / LB NS800LB
Masterpact MTZ1 МТЗ1 06 х2 / х3 / х4 / L1 МТЗ1 06 Л1
МТЗ1 08 х2 / х3 / х4 / Л1 МТЗ1 08 Л1
  1. ^ Фактически, значения сопротивления кабеля (максимальные), которые следует использовать для точного расчета, соответствуют стандарту IEC 60228 «жилы изолированных кабелей».Расчет сопротивления кабеля по формуле R = ρ L / S, используемой в этой таблице, дает значения, достаточно близкие к этим значениям (порядка 1%), за исключением кабелей сечением 50 мм², для которых «теоретическое» поперечное сечение — следует использовать сечение 47,5 мм².
.

Провода и кабели

Провода, как мы определяем здесь: используется для передачи электричества или электрических сигналов. Провода бывают разных форм и сделаны из разных материалов. Они могут показаться простыми, но инженеры известно о двух важные моменты:

-Электричество в длинных проводах, используемых для передачи, ведет себя совсем иначе , чем в коротких провода, используемые в конструкции устройств
-Использование проводов в цепях переменного тока вызывает множество проблем , например скин-эффект и эффекты близости.

1. Сопротивление / импеданс
2. Скин-эффект
3. Типы конструкций проводов

4. Подробнее о материалах проводов
5. Изоляция проводов

1.) Поведение электричества в проводах: сопротивление и импеданс


Важно знать, имеете ли вы дело с постоянным или переменным током в данном проводе. Мощность переменного тока имеет очень сложную физику, которая вызывает некоторые странные эффекты. Это была одна из причин, почему Электроэнергия переменного тока была разработана в 1890-х годах, намного позже мощности постоянного тока.Инженеры любят C.P. Штайнмецу пришлось сначала разберитесь с математикой и физикой.

Питание переменного тока:
В сети переменного тока любит путешествовать рядом поверхность проволоки (скин-эффект). Мощность переменного тока в проводе также вызывает вокруг него образуется магнитное поле (индуктивность). Это поле влияет на другие соседние провода (например, в обмотке), вызывающие эффект близости. Со всеми этими свойствами необходимо иметь дело при проектировании цепи переменного тока.

Питание постоянного тока:
In Постоянный ток проходит через весь провод.

Размер проводника и материал (питание переменного и постоянного тока):

Электричество легче передается в местах с высокой проводимостью. элементы, такие как медь, серебро или золото, менее проводящие Чем больше диаметр материала, тем больше должен быть диаметр, чтобы выдерживать ту же токовую нагрузку.

Инженеры выбирают правильно диаметр проволоки для работы, повышение тока в проволоке увеличивает удельное сопротивление и выделяет больше тепла.Как вы увидите на схеме ниже, медь может выдерживать больше тока, чем алюминий, при той же нагрузке.

Внизу: Когда сэр Хамфри Дэви пропустил большой ток через тонкий платиновый провод в 1802 году, он светился и сделал первую лампу накаливания! но всего через несколько секунд проволока расплавилась и испарилась из-за тепло, вызванное сопротивлением в проводе.


Качество материала: примеси и кристаллы:

Большинство материалов содержат примеси. В меди содержание кислорода и других материалов в меди влияет на проводимость, поэтому медь, из которой будет сделан электрический провод, легируется по-другому чем медь, которая скоро станет водопроводом.

Металлы кристаллические (как вы увидите в нашем видео о меди).Монокристаллическая медь или алюминий лучше проводимость, чем у поликристаллических металлов, однако крупнокристаллическая медь очень дорого обходится производят и используются только в высокопроизводительных приложениях.

Удельное сопротивление:

Сопротивление в проводе описывает возбуждение электронов в проводе. материал проводника. Это возбуждение приводит к выделению тепла и потере эффективности. На раннем этапе создания постоянного тока Томас Эдисон не мог послать свою энергию на большие расстояния без использования медные провода большого диаметра за счет сопротивления на расстоянии.Это сделало мощность постоянного тока не рентабельно и допускает рост мощности переменного тока.

Измерительные инструменты:
Инженеры используют закон Ома чтобы рассчитать, какое сопротивление будет иметь данный провод. Это говорит нам, сколько энергии мы потеряет на расстоянии.

I = V / R А = Вольт, деленное на сопротивление

Формулы сопротивления и проводимости:

Сопротивление = удельное сопротивление / площадь поперечного сечения
Проводимость = 1 / Сопротивление

Когда сопротивление хорошее:
Создание тепла в проволоке обычно является признаком потери энергии, однако вольфрамовый или танталовой проволоки тепло заставляет проволоку светиться и производить свет, который может быть желательным.Вольфрам используется для изготовления нитей потому что он имеет очень высокую температуру плавления. Проволока может сильно нагреться и ярко светятся, не таять. Вольфрам очень плох для передачи энергии поскольку большая часть пропускаемой энергии теряется в виде тепла и света.

В силе передача мы ищем как можно более низкое удельное сопротивление, мы хотим для передачи энергии на большие расстояния без потери энергии из-за тепла. Мы измеряем сопротивление в проводе в Ом на 1000 футов или метров. Чем дольше электричество должно пройти, тем больше энергии оно теряет.

Сверхпроводящий провод и сопротивление:

Вверху: сверхпроводящий проволоку можно превратить в металлическую «ленту»


Вверху: Карл Роснер, Марк Бенц и другие использовали специальные катушки сверхпроводящего провода для производства всего мира первый магнит на 10 тесла.Вместо меди используются ниобий и олово поскольку материалы работают по-разному при разных температурах.

Одно из отличных решений для передачи энергии — это сверхпроводники. Когда металл становится очень холодным (приближается к абсолютному нулю), он приобретает проводимость бесконечности. В какой-то момент сопротивления вообще нет. Были экспериментальные сверхпроводящие линии высокого напряжения, которые смогли передавать мощность практически без потерь, однако технология недостаточно развит, чтобы быть рентабельным.

Магнитные поля (индуктивность и импеданс):

Каждый провод, используемый для передачи переменного тока, создает магнитное поле, по которому течет ток. В магнитное поле визуализируется концентрическими кольцами вокруг поперечного сечения провода, каждое кольцо ближе к проводу имеет более прочный магнитная сила. Магнитные поля полезны для создания очень сильных магнитов (когда они находятся в катушке) i.е. изготовление двигателей и генераторы, однако эти магнитные поля нежелательны в линиях электропередачи.

Хотя удельное сопротивление провода может препятствовать прохождению тока и выделять тепло, индуктивность провод / линия передачи также могут препятствовать прохождению тока, но это сопротивление не выделяет тепла, так как энергия «теряется» при создании магнитного поля, а чем возбуждение электронов в материале. Этот импеданс называется реактивным сопротивлением переменного тока. Схемы.Мы использовали слово «потерянный», однако сила на самом деле не потеряна, она используется для создания магнитного поля. поле и возвращается, когда магнитное поле схлопывается.

2.) Кожный эффект:


В сети переменного тока электроны любят течь по вне провода. Это потому, что изменение тока вперед и назад вызывает вихревые токи, которые приводят к вытеснению тока к поверхности.

Глубина кожи

Глубина скин-слоя — это фиксированное число для данной частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости.Чем выше частота переменного тока в системе, тем больше сжатый ток на внешней стороне провода, поэтому провод, который используется с частотой 60 Гц при заданном напряжении, будет не будет нормально на 200 МГц. Инженеры всегда должны При проектировании цепей учитывайте скин-эффект. Увидеть сайт Википедии для формула, используемая для расчета глубины скин-слоя.

Вверху: инженеры преодолевают скин-эффект с помощью изолированного многожильного провода. Если вы сделаете отдельные пряди равными одной толщине скин-слоя, большая часть тока будет протекать по всей поперечное сечение, и вы используете всю медь. Обратной стороной является то, что ваш провод должен иметь больший диаметр, так как вам нужно все дополнительное пространство для утепления. Поскольку жилы проволоки становятся меньше в диаметре, а изоляция остается той же толщины, соотношение площади меди к изоляции может стать меньше единицы, тогда у вас будет больше изоляции, чем медь в обмотке или кабеле.

Ниже: более высокая частота переменного тока = меньшая глубина скин-слоя. «Более быстрый» ток чередуется вперед и назад тем больше вихревых токов он создает. Эта высокая частота блок питания работает в диапазоне МГц, обратите внимание на специальный провод, используемый на право. Провод кажется многожильным и оголенным, но это не так, он имеет прозрачное эмалевое покрытие, изолирующее его, поэтому каждая небольшая жилка несет свою часть тока, при этом ток идет снаружи каждой пряди.Это дает больше площади в целом и позволяет большое количество тока для прохождения.


Вверху: Компактный люминесцентный легкая электроника, трансформатор очень маленький и спроектирован очень дешево. Эти детали часто выходят из строя до окончания типичного жизненный цикл агрегата »

Инженеры и затраты Сберегательный дизайн:

Инженеры используют математику чтобы вычислить «глубину скин-слоя», чтобы узнать, сколько проволоки используется для проведения электричества.Это важная часть инженеров-электриков работают над проектированием энергосистем. это работа также связана с экономией средств, как могут понять инженеры какой калибр и какой тип провода использовать и сравнить с другие материалы и конфигурации. Старый электрический двигатели и генераторы из начало 20 века длилось долго, потому что в то время инженеры могли спроектировать обмотки и тип провода для лучшей производительности, так как затраты на оборудование и машины были выше.Сегодня многие двигатели перегорают, потому что инженеры вынуждены использовать самый дешевый вариант — наименьшее количество материала который может выдерживать ток, однако, когда двигатель начинает при перегреве более тонкие провода из более дешевого материала быстрее сгорят. Балласты (трансформаторы) в современных системах освещения имеют общеизвестную короткий срок службы в попытке снизить стоимость единицы продукции.

Практическое упражнение: Как затраты влияют на дизайн

Вы можете увидеть и почувствуйте работу инженеров по проектированию проводов вокруг вашего дома.Просто найдите старые блоки питания или профессиональные блоки питания используется с дорогими машинами или инструментами. Почувствуйте вес этих стеновые материалы или блоки питания. Теперь найдите детскую игрушку или мобильный телефон зарядное устройство. Почувствуйте, насколько легкими кажутся трансформаторы в сравнении.
Если вам повезет, вы можете найти два трансформатора, преобразующие мощность от стены (120 или 220 В) на такое же напряжение постоянного тока для устройства. Если открыть корпус, можно увидеть разницу в размере калибра обмоток, а также от того, используют ли они медь или алюминий.Вы четко увидите, как влияет на дизайн общий предмет.


3.) Типы проводов:


Ниже: Типы провода, используемого коммунальными предприятиями при передаче электроэнергии:

Ниже: фиксированная проводка, используемая в домах, а также шнуры, используемые в динамиках, бытовая техника и телефонные системы.На рисунке ниже показаны старые провода, которые когда-то использовались в домах (кабель SJTWA и тип SE) и современные стандартный ромекс.

ЭЛЕКТРОПРОВОДКА 1880-х годов по сегодняшний день:

Вверху: 3 проводника подземный медный провод (сейчас редко)

Внизу: плоская лента провод, используемый в сверхпроводящих магнитах

Лучший провод для вакансия:

Все инженеры-электрики должны знать о проводах и думать об использовании правильной конструкции и материал для поставленной задачи.Вот факторы для определения конструкция проволоки:

-Прочность (способность многократно сгибаться или сдавливаться веса)
-Volta

.Закон

Ома, микроскопический вид

В качестве примера микроскопического представления закона Ома мы рассмотрим параметры меди. Имея один свободный электрон на атом в металлическом состоянии, электронная плотность меди может быть рассчитана на основе ее объемной плотности и атомной массы.

Энергия Ферми для меди составляет около 7 эВ, поэтому скорость Ферми равна

.

Измеренная электропроводность меди при 20 ° C составляет

.

Средняя длина свободного пробега электрона в меди в этих условиях может быть рассчитана из

Скорость дрейфа зависит от приложенного электрического поля.Например, медный провод диаметром 1 мм и длиной 1 метр, на который подается один вольт, дает следующие результаты.

При подаче напряжения 1 вольт ток равен 46,3 А, а плотность тока

.

Это соответствует скорости дрейфа всего миллиметры в секунду, в отличие от высокой скорости Ферми электронов.

Осторожно! Не пытайтесь повторить это дома! Д-р Бейхай Ма из Аргоннской национальной лаборатории написал, что плотность тока 5900 А / см 2 в этом примере более чем в десять раз превышает плотность тока 500 А / см 2 , которую медь обычно может выдерживать при 40 ° F.Так что делать это в лаборатории может быть слишком увлекательно. Спасибо за проверку на вменяемость, доктор Ма.

(Если вы уменьшите прикладываемое напряжение так, чтобы ток составлял всего 3 А, плотность тока 382 А / см 2 , чтобы медный провод остался нетронутым, расчетная скорость дрейфа составляет всего 0,00028 м / с. быть более типичным для условий работы в этом проводе.)


А как насчет квантовых эффектов и статистики Ферми-Дирака?

Рассмотрение микроскопического закона Ома и скорости дрейфа, описанного выше, в основном является классическим.Но мы знаем, что электроны в металле подчиняются статистике Ферми-Дирака и что при низких температурах все доступные уровни энергии электронов заполняются до уровня Ферми. Мы также знаем, что этот уровень Ферми (около 7 эВ в меди) очень высок по сравнению с тепловой энергией при комнатной температуре. Тогда как мы можем оправдать использование всей указанной выше популяции свободных электронов при вычислении дрейфовой скорости, когда для тепловых взаимодействий доступны только те электроны, которые находятся в пределах примерно kT от уровня Ферми?

Эту ситуацию обсуждают в классической книге Чарльза Киттеля по физике твердого тела.Он указывает, что из-за полной заселенности электронов проводимости до уровня Ферми эти электроны в медной проволоке имеют очень высокую скорость, порядка 1,6 · 10 6 см / сек для меди. Приложенное извне электрическое поле в медной проволоке будет оказывать на электроны постоянную силу и продолжать ускорять их, если бы это ускорение не было случайным образом обусловлено множественными столкновениями и взаимодействием с решеткой. Наблюдение закона Ома экспериментально показывает нам, что достигается равновесный ток и что предположение об участии всех электронов проводимости позволяет нам спроектировать эффективную скорость дрейфа для этих электронов под действием приложенного электрического поля.Следует отметить, что это совершенно классическая презумпция.

По мере того, как Киттель далее исследует электропроводность с точки зрения статистики Ферми-Дирака, он делает следующий комментарий: «Это несколько удивительный факт, что введение распределения Ферми-Дирака вместо классического распределения Максвелла-Больцмана обычно мало влияет на электрическую проводимость, часто меняя только тип среднего значения, используемого для задания времени релаксации.На первый взгляд можно было ожидать более резкого изменения, потому что с распределением Ферми-Дирака только те электроны, которые находятся вблизи поверхности Ферми, могут участвовать в процессах столкновений. »

Киттель утверждает, что принцип исключения не предотвращает вмешательство электрического поля, поскольку оно воздействует на каждый электрон в распределении, вызывая одинаковое изменение скорости. Всегда есть вакантное состояние, готовое принять электрон, который меняет свое состояние под действием электрического поля, причем вакансия образуется в результате одновременного изменения состояния другого электрона.В отличие от процесса случайных тепловых столкновений, односторонняя электрическая сила создает избыточные состояния электронов A и состояния дефицита электронов B, которые допускают определенные столкновения, необходимые для восстановления равновесия. Принцип исключения действительно предотвращает многие столкновения, но позволяет те столкновения, которые необходимы для восстановления равновесия. Суть в том, что, за исключением детального характера времени релаксации, ситуация по существу такая же, как в классической ситуации, и приводит к тому же выражению проводимости и средней скорости дрейфа.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о