Как рассчитать длину проводника?

Расчет и выбор сечения провода различными способами

Понимание всех параметров и процессов происходящих с электричеством, является залогом правильного выбора кабеля  . Данная статья поэтапно объясняет взаимосвязи физических величин, влияющих на надёжную работу энергосети, её безопасную эксплуатацию.

Известно, что все металлы имеют свободные электроны, которые двигаются при наличии приложенного электрического напряжения, создавая электрический ток. Ударяясь об атомы, они теряют энергию, которая переходит в тепловую. Чем больше ток, — тем гуще поток частиц, и чем меньше поперечный разрез проводника, через который они проходят, тем им «тесней», — столкновения чаще, теряется полезная энергия, увеличивается выделение бесполезного, а зачастую опасного тепла.

 Лавина тепла

Важно!  При росте температуры, растёт удельное сопротивление,  увеличивается выделение тепла, что приводит к лавинообразному процессу быстрого разогрева с катастрофическими последствиями.

Существуют сложные формулы, рассчитывающие тепловой баланс, использующие коэффициент плавления и термический коэффициент сопротивления проводника, для определения площади сечения токопроводящей жилы .

Но, в быту применяются уже готовые таблицы, в которых учтена возможность перегрева кабеля в скрытой проводке — в этом случае для одинаковых значений по току и мощности, сечение предписывается большим для кабеля в плохо вентилируемых и термоизолированных местах, чтобы нагрев не был больше допустимого.

Решение на практике

Осуществляется использованием специальных таблиц, стандартов ПУЭ, по которым происходит выбор сечения кабеля. Значение поперечного сечения проводника  выбирают несколькими способами:

1. Расчет сечения провода по мощности;
2. Выбор провода  по току;
3. Если провод уже есть, но  неизвестного сечения.

Выбор по мощности

На каждом электроприборе указывается его номинальная мощность. Суммируя мощности электроприборов, которые планируется подключать к проектируемой электросети одновременно — получить некоторое число, и по таблице подобрать соответствующее сечение медного или алюминиевого кабеля, выбирая подходящее значение мощности.

Прежде всего необходимо учитывать какая предполагается нагрузка на электропроводку, которую мы собираемся прокладывать. В случае когда на одном участке электросети будет находиться несколько электроприборов, то для подсчета предполагаемой нагрузки мы складываем все их мощности. После подсчета этого показателя мы анализируем способ, каким будем прокладывать электросети (открытый или закрытый), а также воздействие какого температурного режима будет оказываться на провода.

Также рассчитать правильную величину сечения кабеля очень важно по той причине, что ошибки в подсчетах приведут к потерям мощности в проводах. Если для бытовых приборов это не столь существенно, то в промышленных масштабах это может привести к достаточно серьезным растратам.

P=P1+P2+P3+…Pn (Вт),

где P1- это мощность, например, чайника в 1,5 кВт, P2-мощность пылесоса в 1,6 кВт и т.д.

После того как все мощности сложили необходимо суммарную мощность умножить на коэффициент одновременности K=0.8 . Этот коэффициент показывает что в определенный период времени все электроприборы в квартире будут работать , но не продолжительное время , а короткий  промежуток времени , это нужно обязательно учитывать , т.к. если вы будете выбирать сечение провода только по мощности вы выберете сечение провода больше , а это может оказаться существенно дороже .

Итак , у нас получается :

Pобщ.=P*K (Вт)

После подсчета общей мощности выбираем сечение провода (медный или алюминиевый)  в таблице 1 :

Таблица 1 — Выбор сечения провода по мощности

Важно ! Если в будущем вы собираетесь увеличивать нагрузку , то необходимо заранее увеличить сечение провода это замечание применяется для всех способов определения сечения провода.

Выбор по току

В таблице 2 можно найти соответствия сечений к номинальному току. Подбор по этому параметру считается более точным. Необходимо посмотреть в паспорта и на бирки электроприборов, обычно  указывается номинальная мощность, и далее проделать те же процедуры что и в выше описанном способе.

Далее по формуле мы определяем ток , который максимально действует в линии и на основании  этого выбираем сечение провода (формула применима для однофазной сети 220 В):

где Pобщ. — общая мощность электроприборов (Вт).

Есть возможность измерить амперметром ток для каждого потребителя в отдельности своими руками и далее просто просуммировать ток .

Для этого тестер подключают в разрыв цепи — на практике можно взять кусок сетевого провода с вилкой, подключить одну жилу к клемме розетки, другую подать на измерительный прибор. Другой щуп амперметра подсоединить к свободной клемме розетки, и в неё поочерёдно включать имеющуюся бытовую технику, в разных режимах работы, сверяясь с параметрами, заявленными производителями.

Если у Вас трехфазная сеть , необходимо ток найти по этой формуле :

После того как просуммировали  токи электроприборов, выбираем по таблице сечение проводника:

Таблица 2 Соотношение силы тока и сечения проводника

Еще один момент , если в вашей  трехфазной  сети присутствуют электрические двигатели , то ток этого двигателя определяется по формуле:

где — P это мощность двигателя , n- КПД двигателя (есть на бирке двигателя), COS f- коэффициент мощности (также смотрим на бирку) .

И последнее , в трехфазной сети суммируем рассчитанные токи двигателей и рассчитанные токи электроприборов и выбираем из таблицы 2  сечение проводника.

Нужно учитывать еще один момент — это прокладка кабеля.  Она может быть открытого типа или закрытого , соответственно и токовые нагрузки будут различаться, поэтому при выборе сечения провода обратите на это внимание. В таблице 2 вы можете проанализировать этот момент

Провод уже есть

В обратной ситуации, когда имеется кабель, но не видно маркировки, необходимо узнать его номинальный ток и мощность, для этого измеряем диаметр провода штангенциркулем, или микрометром. Можно обойтись линейкой, если жила достаточно гибкая, намотать её на тонкий прут, измерить длину получившейся спирали, разделить на количество витков — результат будет соответствовать диаметру.

По формуле вычисляем площадь поперечного сечения проводника:

S=πD²/4 (мм²) ,

 где π- 3,14 , D — диаметр проводника, можно взять штангенциркуль и померить диаметр (мм)

Методом подбора по сечению из таблицы 1 , можно узнать, для какой мощности сгодится имеющийся кабель.

Важно:

Монтаж алюминиевого кабеля проводить с особой осторожностью — частое сгибание и разгибание продуцирует невидимые трещины, которые уменьшают сечение, в этом месте растёт сопротивление и происходит точечный перегрев.

Проверка по длине

Фактор длины проводника l также увеличивает сопротивление в сети . Им можно пренебречь на небольшом расстоянии, но по мере его увеличения, падение напряжения на нагрузке будет всё ощутимым, и оно может стать ниже номинального значения — 5 %.

Разберем подробнее , во избежание этого, рассчитывают площадь поперечного сечения всего кабеля, допуская некоторое его значение и используя его в формуле определения сопротивления:

R= ϱ*l/S,

где l — длина провода (м), ϱ — удельное сопротивление проводника (Ом*мм²/м) (см. в таблице 2 ), S — площадь поперечного сечения проводника, определяется из вышеописанного способа (мм²)

Таблица 3- удельное сопротивления металлов:

Далее , по закону Ома находим падение напряжения:

U=I²*R (В),

И последнее , определяем потери в сети . Рассчитанное падение напряжения делим на напряжение в сети и умножаем на 100 %.

Если полученное значение превышает 5% от напряжения сети — сечение кабеля необходимо увеличить по в таблице 1.

Источник: http://infoelectrik.ru/elektroprovodka/kak-vybrat-sechenie-provoda.html

Как провести расчет кабеля по мощности и по его длине

Расчет производственных электрических сетей проводится на основе нескольких технических показателей. Но когда дело доходит до бытовых линий, то обычно берется за основу один параметр – это мощность бытовых приборов и освещения.

Поэтому расчет кабеля по мощности – единственно правильный метод грамотно собрать электрическую разводку дома. Конечно, придется учитывать и длину каждого шлейфа, ведь современные частные дома – это иногда целые дворцы, где проложено километры кабеля.

Но в основе расчета все равно лежит мощность.

Начнем с того, что мощностные характеристики бытовых приборов можно обнаружить на самих приборах или в сопроводительной документации к ним (паспорт, инструкция и так далее). Обратите внимание, что на некоторых приборах указываются две величины: среднее значение мощности и максимальное. Для расчета необходимо именно второе.

Необходимо отметить, что некоторые бытовые приборы работают в разных режимах. К примеру, стиральная машина может потреблять всего лишь несколько десятков ватт в режиме полоскания, или сотни ватт в режиме стирки, ну и несколько киловатт в режиме нагрева воды и кипячения.

То есть, в определенный момент машинка потребляет разную мощность.

Определить, в какой точно момент будет производиться стирка с кипячением, никто не может, поэтому для того, чтобы произвести правильный подбор кабеля, необходимо взять за основу именно максимальный показатель мощности.

Кстати, точно также придется рассчитывать и электрическую проводку для кондиционера. Ведь этот прибор будет при режиме простой вентиляции потреблять всего лишь 50-60 ватт, а при кондиционировании 1,0-1,0 кВт.

Параметры для проведения расчета

Запомните один момент – электрическая сеть дома разбивается на участки (шлейфы), в которых необходимо провести расчет по отдельности. Плюс рассчитать сечение провода общего, подводящего к дому.

Все дело в том, что количество бытовых приборов и источников света в разных комнатах будет отличаться. К примеру, на кухне их будет больше, в прихожей кроме освещения вообще ничего нет.

К тому же современный подход к электроразводке требует разделения участков в комнатах на две группы: освещение и розетки. То есть, к каждой группе будет вести свой отдельный провод.

Давайте рассмотрим, как правильно провести расчет сечения кабеля по мощности в одной комнате, где используется несколько бытовых приборов. Итак, вводные данные.

• Максимальная суммарная нагрузка всех потребителей. Как уже было сказано выше, эти показатели можно найти в паспорте изделия или на бирках самого прибора. Если ни того, ни другого не осталось, то единственная вам дорога – это Интернет. Сегодня в сети много сайтов, предлагающих таблицы с параметрами мощности каждого бытового прибора. Так что это сегодня не проблема.
• Напряжение сети. Это или 220 вольт, или 380 вольт.
• Материал, из которого изготовлен электрический провод. В принципе, разнообразие здесь небольшое, всего лишь две позиции: медь или алюминий. Не будем вдаваться в подробности, таблица соотношения сечения кабеля и материала в Интернете тоже есть. Единственное отметим, что при одинаковой мощности потребления можно устанавливать медный кабель меньшего сечения по сравнению с алюминиевым.

Расчет сечения

Итак, в первую очередь необходимо просуммировать мощности всех бытовых приборов. Это совсем просто, можно сделать даже в уме. К примеру, результат будет равен 7,5 кВт. Кстати говоря, это средняя величина нагрузки в большинстве городских квартир. Буквально лет так двадцать тому назад этот показатель не превышал 5 кВт. Все дело в росте количества используемых нами бытовых приборов.

Теперь переходим к реализации выбора материала электрического провода. Сравнивая по таблице, можно сделать вывод, что в случае с медным кабелем значение сечения будет равно 4 мм², с алюминиевым – 6 мм². При этом медный сечением 4 мм² может выдержать нагрузку до 8,3 кВт, алюминиевый до 7,9 кВт.

То есть, уже заложен определенный запас прочности, что повышает надежность эксплуатации электрической разводки.

Теперь, что касается трехфазной сети. Во многих частных домах подводится именно три фазы, да и в некоторых городских квартирах они также присутствуют. В принципе, что такое трехфазная сеть? Это три фазы и ноль. То есть, получается так, что в дом заходит срезу три однофазные сети.

Все расчеты, связанные с мощностью и сечением провода, проводятся точно так же, как с однофазной сетью. Правда, есть одно жесткое требование – распределить общую нагрузку нужно равномерно по фазам. Все тот же пример, где потребляемая мощность дома составляет 7,5 кВт.

Так вот данный показатель на каждой фазе должна быть по 2,5 кВт.

О чем это говорит? Вспоминайте наш пример, где было рассчитано сечение кабеля на однофазную сеть при нагрузке 7,5 кВт. Было определено, что оптимальный вариант для этого – медный провод сечением 4 мм². Так как общая нагрузка сети разбита на три фазы, то соответственно на каждую из них необходим провод, сечение которого соответствует мощности 2,5 кВт. А это – 1,5 мм².

Зависимость площади электрического провода от его длины

Обычно сечение провода рассчитывается по мощности и длине. То есть, чем длиннее проводка, тем больше потерь по мощности в виду того, что металлический провод имеет сопротивление. И оно возрастает по мере увеличения длины кабеля.

Так как в частных домах шлейфы электрической проводки не столь длинные, то этим расчетом можно пренебречь. В промышленности все по-другому, зависимость длины кабеля и сечение через потери мощности явные. Поэтому для информации рассмотрим такой расчет для однофазной сети.

Источник: http://OnlineElektrik.ru/eprovodka/cabeli/kak-provesti-raschet-kabelya-po-moshhnosti-i-po-ego-dline.html

Расчет сечения электрического кабеля: формулы, таблицы, онлайн калькулятор для быстрого и точного расчета

Правильный расчет кабеля по мощности и длине позволяет избежать проблем с электрическими нагрузками. В результате этого удается избежать появления короткого замыкания и перегревание линии. Электрический кабель различается по своей толщине и количеству жил внутри провода. Неправильно подобранный элемент может спровоцировать преждевременную поломку бытового прибора или возгорание проводки в жилом пространстве.

Как правильно произвести расчеты расходного материала? На что стоит обратить особое внимание в процессе выбора? Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию для расчёта сечения кабеля. Здесь представлены подробные формулы, которые облегчают поставленную задачу.

Главные правила правильного расчёта

В процессе прокладки проводки используют специальный кабель с резиновым типом изоляции. Как правило, он способен выдержать напряжение, которое не превышает мощность 1кВ. В продаже представлены разные модели провода, которые можно использовать внутри пространства, для уличных цепей и плоскости стен.

Довольно часто эти изделия марки ВВг или АВВГ. Они отличаются по площади поперечного сечения и количеству металлических жил внутри кабеля. Для подсоединения электро питания к бытовым приборам применяют еще один тип с маркировкой ПВХ.

Перед тем как осуществить покупку, рекомендуется провести точный расчет сечения кабеля по нагрузке и площади по отношению к электроприбору. Сделать правильный выбор поможет информация о мощности тока, который будет распространяться по этому кабелю.

Главные рекомендации правильного подсчета содержатся в руководстве Правил устройства электрических установок. Сокращенное название материла (ПУЭ). Здесь представлено семь изданий, которые подробно описывают всю технику прокладки электрических проводов.

Неправильный монтаж сопровождается административными штрафами. Помимо этого, неверный расчет ведет к сбою электрической цепи и возгоранию бытовых приборов. Ущерб от возгорания составляет большие финансовые затраты и нанесение тяжкого вреда человеческому здоровью.

Основная формула расчёта

Многие начинающие электрики часто задаются вопросом: «Почему важен правильный расчет площади сечения электрического кабеля?». На самом деле все достаточно просто. Для этого вспомним законы физики.

Электрический ток передвигаясь по проводу начинает его нагревать. В этом случае, чем выше мощность, тем больше нагревается его поверхность. Активную мощность электричества, можно рассчитать по следующей формуле:

Р =UI cos y=I2*R.

R – выступает в качестве активного сопротивления. По данной формуле расчёта сечения кабеля видно, что мощность напрямую зависит от поперечного сопротивления и интенсивности тока. Простым языком, чем больше мощность, тем быстрее нагревается поверхность кабеля.

Сопротивление проводников напрямую зависит от материала из которого они изготовлены, а также его длины. Вычисления проводят по формуле:

R= p* Is

p – это показатель удельного сопротивления;

I – это величина измеряющая длину проводника;

S – выступает в качестве площади поперечного сечения.

По данным расчётам очевидно, что при меньшей площади проводника, больше его сопротивление.

При покупке кабеля, важно учитывать его диаметр и площадь. Рассчитать это можно по следующей формуле:

S = л * d2 /4.

Облегчить процесс выбора помогают специальные таблицы для правильного расчёта сечений проводов.

Расчет по мощности и силе тока

Расчет сечения напрямую зависит от общей суммы потребляемой энергии. Если известна суммарная мощность, можно определить силу эклектического тока.

Для этого воспользуемся следующей формулой:

I=(PK)/(Ucosy):

• P – это электрическая мощность измеряемая в Вт;
• U = 220 Вт;
• К – это коэффициент при одновременном включении всех приборов;
• сos – коэффициент для одного электроприбора.

На сегодняшний день были разработаны специальные калькуляторы, которые значительно облегчают расчет величины. В процессе прокладки необходимо быть очень внимательным. Некоторые типы кабеля предназначены для закрытых помещений, а другие подойдут для уличных электролиний.

Как влияет длина электрической проводки на выбор подходящего кабеля?

Слишком длинная электрическая цепь сопровождается высокими потерями. Как правило, они провоцируют нагревание кабеля в процессе работы.

Вычислить этот коэффициент помогает формула:

U= (P*ro +Q* xo) *L /Uh

• Р – это активная мощность устройства;
• Q – является реактивной мощностью. Она измеряется в Вт;
• ro – коэффициент активного сопротивления;
• хо – выступает в качестве реактивного сопротивления;
• Uh – показатель номинального напряжения. Оно показывает максимальное потребление бытового прибора.
• L – это длина электрической цепи.

Для длинной цепи дополнительно используют автоматы предотвращающие преждевременное перегревание проводников. Они оснащены тепловым и электромагнитным расщепителем. Помимо этого, данные устройства сокращают риск появления короткого замыкания.

Фото разного сечения кабеля

Источник: https://electrikmaster.ru/raschet-secheniya-elektricheskogo-kabelya/