Расчет кабеля по нагрузке 3х фазного тока

Расчет сечения кабеля по мощности, току, длинне

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

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

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

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

Когда может понадобиться расчет сечения кабеля

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

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

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

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

Последовательность расчета сечения проводников

Так как мы рассчитываем проводку для своего дома, то в нашей статье мы попытаемся привести и учесть и другие нормы ПУЭ, касающиеся частных домовладений и квартир.

Главным из них для нас является п.6.2.2 ПУЭ, который нормирует, что в квартирах и домах все групповые линии должны питаться от автоматических выключателей на ток не более 25А. Исходя из этого, и провода для питания таких групповых сетей не должны рассчитываться на больший ток. Исключение составляет только расчет проводов ввода питания на квартиру.

Расчет номинальной мощности

Исходя из всего вышесказанного, главным критерием для нас является мощность приборов, подключаемых к сети. Именно поэтому расчет стоит начать с суммарной нагрузки.

Прежде всего, считаем мощные потребители, такие как: кондиционеры, электрические печи, электронагреватели и бойлеры. Если мощность таковых приборов превышает 1,5 – 2кВт, то целесообразно рассмотреть их питание отдельной линией.

• Если вы делаете расчет своими руками, то желательно отдельно посчитать суммарную мощность электроприборов и сети освещения.

• Если у вас есть мощные бытовые приборы, то их не учитывайте при подсчете суммарной мощности. Для них мы выделим отдельную линию.
• При расчёте принимайте подключение к каждой розетке самого мощного электроприбора. При этом маломощную видео и другую бытовую технику можно округлить. Главное, не посчитайте один и тот же прибор дважды.
• В большинстве случаев суммарная нагрузка будет около 3-5кВт на каждую жилую комнату. Не пугайтесь таких цифр.
• Если количество розеток в квартире превышает 10, то суммарную нагрузку, согласно п.4.4 ВСН 59-88, умножаем на поправочный коэффициент 0,9. Если розеток больше 20, — на 0,8.

Расчет номинального тока

Так как у нас имеется только формула расчета сечения провода по току, то переводим мощность в номинальный ток.

Для этого используем формулу: I=P/U×cosα, где I – наш номинальный ток; P – полученная у нас суммарная мощность, U – номинальное напряжение сети (для однофазной сети 220В, для трехфазной сети 380В); а cosα – коэффициент мощности.

Если вы найдете его на всех приборах, то можете получить путем умножения суммарный коэффициент мощности. А можно пренебречь им и принять его равным единице, это создаст определенный запас нашим расчетам.

• Приведем пример. Допустим, суммарная мощность у нас получилась 10кВт. Приняв коэффициент мощности равный единице, для однофазной сети получаем номинальный ток равный 45,45А.

Обратите внимание! Расчет сечения провода по току 12В, 24В, 36В, 42В и 110В осуществляется по этой же формуле.

• Исходя из этого, можно выбрать провод, который будет питать наш распределительный щит. Согласно табл. 1.3.4 ПУЭ, при отрытом способе прокладки нам потребуется медный провод сечением 5 мм 2 или, согласно табл.1.3.5 ПУЭ, алюминиевый провод сечением 8 мм 2 .

• Но как мы уже отмечали, питание электроприборов в квартире должно осуществляться от автоматических выключателей на ток не более 25А. Поэтому в нашем случае мы разделяем нагрузки на две группы, питающихся от автоматов по 25А, либо на три группы, питающиеся от автоматов на 16А. Здесь уже определяющим становится цена материалов и удобство, поэтому перед нами открывается свобода выбора.

Влияние на расчет остальных параметров

Но расчет сечения проводов по току на этом не заканчивается. Теперь нам следует учесть все дополнительные параметры и возможные условия прокладки.

• Если предполагается, что ваши провода будут улаживаться пучками, то к номинальным токам, указанным в таблицах, следует применить поправочные коэффициенты. Так, согласно п.1.3.10 ПУЭ, если количество проводов в пучке больше 4-х, то коэффициент будет 0,68. Если больше 6, то 0,63, если больше десяти, то 0,6.
• Если предполагается, что провода будут проложены в помещениях или на улице, где средняя температура отличается от +15⁰С, то следует воспользоваться температурными поправочными коэффициентами из таблицы 1.3.3 ПУЭ.

Обратите внимание! Для кабелей в полиэтиленовой изоляции допускается кратковременная не более 6 часов за 5 дней перегрузка в 10% от номинального тока. Для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией такая перегрузка может достигать 15%.

Мощность

Расчет сечения кабеля по мощности также производится с помощью общей таблицы нагрузок. Но во время монтажа сетей на крупных объектах она не гарантирует точность вычислений, поскольку при большой длине кабелей играет роль падение напряжения. То есть при значительном отдалении потребителя от источника питания, фактическое напряжение будет ниже номинального. Как мы помним, сила тока является результатом деления сопротивления на напряжение (I = P/U). Соответственно, при уменьшении величины напряжения, сила тока будет возрастать. Вместе с ней будет увеличиваться и требуемая площадь сечения кабеля (для большей нагрузки нужен кабель большей толщины). Для наглядности ниже представлена таблица расчета сечения кабеля по мощности и длине с поправкой на падение напряжения.

При монтаже электрической сети в квартире или частном доме этими отклонениями можно пренебречь – они не окажут ощутимого воздействия на работу проводки, поскольку будут погашены за счет округления в большую сторону.

Какие есть примеры?

Определенная схема позволит вам сделать правильный выбор сечения кабеля для своей квартиры. Прежде всего, спланируйте места, в которых будут размещаться источники света и розетки. Также следует выяснить, какая техника будет подключаться к каждой группе. Это позволит составить план подсоединения всех элементов, а также рассчитать длину проводки. Не забывайте прибавлять по 2 см на стыки проводов.

Определение сечения провода с учетом разных видов нагрузки

Применяя полученные значения, по формулам вычисляется значение силы тока и по таблице определяется сечение. Например, требуется узнать сечение провода для бытового прибора, мощность которого 2400 Вт. Считаем: I = 2400/220 = 10,91 А. После округления остается 11 А.

Схемы прокладки кабелей

Чтобы определить точный показатель площади сечения применяются разные коэффициенты. Особенно данные значения актуальны для сети 380 В. Для увеличения запаса прочности к полученному показателю стоит прибавить еще 5 А.

Схема трехжильной проводки

Стоит учитывать, что для квартир применяются трехжильные провода. Воспользовавшись таблицами, можно подобрать самое близкое значение тока и соответствующее сечение провода. Можно посмотреть какое нужно сечение провода для 3 кВт, а также для других значений.

У проводов разного типа предусмотрены свои тонкости расчетов. Трехфазный ток применяется там, где нужно оборудование значительной мощности. Например, такое используется в производственных целях.

Для выявления нужных параметров на производствах важно точно рассчитать все коэффициенты, а также учесть потери мощности при колебаниях в напряжении. Выполняя электромонтажные работы дома, не нужно проводить сложные расчеты.

Следует знать о различиях алюминиевого и медного провода. Медный вариант отличается более высокой ценой, но при этом превосходит аналог по техническим характеристикам. Алюминиевые изделия могут крошиться на сгибах, а также окисляются и имеют более низкий показатель теплопроводности. По технике безопасности в жилых зданиях используется только продукция из меди.

Основные материалы для кабелей

Так как переменный ток передвигается по трем каналам, то для монтажных работ используется трехжильный кабель. При установке акустических приборов применяются кабели, имеющие минимальное значение сопротивления. Это поможет улучшить качество сигнала и устранить возможные помехи. Для подключения подобных конструкций применяются провода, размер которых 2*15 или 2*25.

Подобрать оптимальный показатель сечения для применения в быту помогут некоторые средние значения. Для розеток стоит приобрести кабель 2,5 мм2, а для оформления освещения – 1,5 мм2. Оборудование с более высокой мощностью требует сечения размером 4-6 мм2.

Варианты соединения проводов

Специальная таблица окажет помощь, если возникают сомнения при расчетах. Для определения точных показателей нужно учитывать все факторы, которые оказывают влияние на ток в цепи. Это длина отдельных участков, метод укладки, тип изоляции и допустимое значение перегрева. Все данные помогают увеличить производительность в производственных масштабах и более эффективно применять электрическую энергию.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Расчет по длине

Ну и последний способ, позволяющий рассчитать сечение кабеля – по длине. Суть следующих вычислений заключается в том, что каждый проводник имеет свое сопротивление, которое с увеличением протяженности линии способствует потерям напряжения (чем больше расстояние, тем больше и потери). В том случае, если величина потерь превысит отметку в 5%, необходимо выбрать проводник с жилами покрупнее.

Для вычислений используется следующая методика:

• Нужно рассчитать суммарную мощность электроприборов и силу тока (выше мы предоставили соответствующие формулы).
• Выполняется расчет сопротивления электропроводки. Формула имеет следующий вид: удельное сопротивление проводника (p) * длину (в метрах). Получившееся значение необходимо разделить на выбранное поперечное сечение кабеля.

R=(p*L)/S, где p — табличная величина

Обращаем Ваше внимание на то, что длина прохождения тока должна умножаться в два раза, т.к. ток изначально идет по одной жиле, а потом возвращается назад по другой.

• Рассчитываются потери напряжения: сила тока умножается на рассчитанное сопротивление.

• Определяется величина потерь: потери напряжения делятся на напряжение в сети и умножаются на 100%.
• Итоговое число анализируется. Если значение меньше 5%, оставляем выбранное сечение жилы. В противном случае подбираем более «толстый» проводник.

Допустим мы рассчитали, что сопротивление жил у нас 0,5 Ома, а ток 16 Ампер, тогда:

Что вполне допустимо для большинства случаев, согласно ГОСТ 29322-14 «Стандартные напряжения». Подробнее в статье: https://samelectrik.ru/kakoe-otklonenie-napryazheniya-v-seti-schitaetsya-predelnym.html.

Таблица удельных сопротивлений:

Если Вы протягиваете линию на довольно протяженное расстояние, обязательно производите расчет с учетом потерь по длине, иначе будет высокая вероятность неправильного выбора сечения кабеля.