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

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.

Классический 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.

Медные 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.

Правильный 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.

Правильное 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
		ВВГ	ВВГнг	КВВГ	КВВГЭ	NYM	ПВ1	ПВ3	ПВХ (ПНД)	Мет.тр. Ду	в воздухе	в земле	Сечение, шины мм	Кол-во шин на фазу
1	1х0,75							2,7	16	20	15	15		1	2	3
2	1х1							2,8	16	20	17	17	15х3	210
3	1х1,5	5,4	5,4				3	3,2	16	20	23	33	20х3	275
4	1х2,5	5,4	5,7				3,5	3,6	16	20	30	44	25х3	340
5	1х4	6	6				4	4	16	20	41	55	30х4	475
6	1х6	6,5	6,5				5	5,5	16	20	50	70	40х4	625
7	1х10	7,8	7,8				5,5	6,2	20	20	80	105	40х5	700
8	1х16	9,9	9,9				7	8,2	20	20	100	135	50х5	860
9	1х25	11,5	11,5				9	10,5	32	32	140	175	50х6	955
10	1х35	12,6	12,6				10	11	32	32	170	210	60х6	1125	1740	2240
11	1х50	14,4	14,4				12,5	13,2	32	32	215	265	80х6	1480	2110	2720
12	1х70	16,4	16,4				14	14,8	40	40	270	320	100х6	1810	2470	3170
13	1х95	18,8	18,7				16	17	40	40	325	385	60х8	1320	2160	2790
14	1х120	20,4	20,4						50	50	385	445	80х8	1690	2620	3370
15	1х150	21,1	21,1						50	50	440	505	100х8	2080	3060	3930
16	1х185	24,7	24,7						50	50	510	570	120х8	2400	3400	4340
17	1х240	27,4	27,4						63	65	605		60х10	1475	2560	3300
18	3х1,5	9,6	9,2			9			20	20	19	27	80х10	1900	3100	3990
19	3х2,5	10,5	10,2			10,2			20	20	25	38	100х10	2310	3610	4650
20	3х4	11,2	11,2			11,9			25	25	35	49	120х10	2650	4100	5200
21	3х6	11,8	11,8			13			25	25	42	60	Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP30
22	3х10	14,6	14,6						25	25	55	90
23	3х16	16,5	16,5						32	32	75	115
24	3х25	20,5	20,5						32	32	95	150
25	3х35	22,4	22,4						40	40	120	180	Сечение, шины мм	Кол-во шин на фазу
26	4х1			8	9,5				16	20	14	14		1	2	3
27	4х1,5	9,8	9,8	9,2	10,1				20	20	19	27	50х5	650	1150
28	4х2,5	11,5	11,5	11,1	11,1				20	20	25	38	63х5	750	1350	1750
29	4х50	30	31,3						63	65	145	225	80х5	1000	1650	2150
30	4х70	31,6	36,4						80	80	180	275	100х5	1200	1900	2550
31	4х95	35,2	41,5						80	80	220	330	125х5	1350	2150	3200
32	4х120	38,8	45,6						100	100	260	385	Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31
33	4х150	42,2	51,1						100	100	305	435
34	4х185	46,4	54,7						100	100	350	500
35	5х1			9,5	10,3				16	20	14	14
36	5х1,5	10	10	10	10,9	10,3			20	20	19	27	Сечение, шины мм	Кол-во шин на фазу
37	5х2,5	11	11	11,1	11,5	12			20	20	25	38		1	2	3
38	5х4	12,8	12,8			14,9			25	25	35	49	50х5	600	1000
39	5х6	14,2	14,2			16,3			32	32	42	60	63х5	700	1150	1600
40	5х10	17,5	17,5			19,6			40	40	55	90	80х5	900	1450	1900
41	5х16	22	22			24,4			50	50	75	115	100х5	1050	1600	2200
42	5х25	26,8	26,8			29,4			63	65	95	150	125х5	1200	1950	2800
43	5х35	28,5	29,8						63	65	120	180
44	5х50	32,6	35						80	80	145	225
45	5х95	42,8							100	100	220	330
46	5х120	47,7							100	100	260	385
47	5х150	55,8							100	100	305	435
48	5х185	61,9							100	100	350	500
49	7х1			10	11				16	20	14	14
50	7х1,5			11,3	11,8				20	20	19	27
51	7х2,5			11,9	12,4				20	20	25	38
52	10х1			12,9	13,6				25	25	14	14
53	10х1,5			14,1	14,5				32	32	19	27
54	10х2,5			15,6	17,1				32	32	25	38
55	14х1			14,1	14,6				32	32	14	14
56	14х1,5			15,2	15,7				32	32	19	27
57	14х2,5			16,9	18,7				40	40	25	38
58	19х1			15,2	16,9				40	40	14	14
59	19х1,5			16,9	18,5				40	40	19	27
60	19х2,5			19,2	20,5				50	50	25	38
61	27х1			18	19,9				50	50	14	14
62	27х1,5			19,3	21,5				50	50	19	27
63	27х2,5			21,7	24,3				50	50	25	38
64	37х1			19,7	21,9				50	50	14	14
65	37х1,5			21,5	24,1				50	50	19	27
66	37х2,5			24,7	28,5				63	65	25	38

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.

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.

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 = I_n²Rn,

где I_n — 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.

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.

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 = I_n х 0,94;
• три одножильных кабеля в одной трубе: I = I_n х 0,9;
• прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = I_n х 1,3;
• четырехжильный кабель равного сечения: I = I_n 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.

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: I_доп = I_n∙0,875/√Т_п.в.,

где Т_п.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.

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.

Электроприбор	Номинальная мощность, кВт
Телевизор	0,18
Бойлер	2-6
Холодильник	0,2-0,3
Духовой шкаф	2-5
Пылесос	0,65-1
Электрочайник	1,2-2
Утюг	1,7-2,3
Микроволновка	0,8-2
Компьютер	0,3-1
Стиральная машина	2,5-3,5
Система освещения	0,5
Всего	12,03-23,78

Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:

I = P∙K_и/(U∙cos φ), где K_и = 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.

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 13.03.2020

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.

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

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

.

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.

.