Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения

Электрические провода и сети должны; 1) обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей; 2) быть надежными в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией; 3) обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отклонением подводимого к приемникам напряжения от номинального напряжения приемника; 4) быть дешевыми. Выполнение первого условия обеспечивается правильным выбором сечения проводов по условию допустимого нагревания их, правильным выбором плавких предохранителей, а также выбором изоляции проводов, определяемой его маркой.

Рис. 19-31.

Линия с тремя нагрузками.

Второе условие выполняется достаточной механической прочностью проводов неправильным выбором плавкого предохранителя.

Выполнение третьего условия обеспечивается выбором сечения проводов по условию допустимой потери напряжения.

Расчет проводов имеет цель правильного выбора проводов.

5.1. Общие принципы выбора проводов и кабелей

Проектирование электропроводок заключается в выборе типа используемого провода или кабеля и сечения токопроводящего проводника, а также способов их прокладки. В пределах жилых зданий используются, как правило, изолированные провода и кабели с медными жилами напряжением до 1000 В.

Типы проводов или кабелей определяют:

— вид изоляции токоведущих жил (резиновая, поливинилхлоридная, полиэтиленовая и пр.);

— наличие общих оболочки и оплетки;

— горючесть изоляционного материала провода или кабеля;

— материал токоведущих жил (медь, алюминий);

— гибкость материала токоведущей жилы;

— конструктивное выполнение (круглый, плоский, самонесущий и др.);

— специальное назначение (например: для водопогружных насосов; повышенной термической стойкости и др.);

— напряжение (250, 380, 660 и 1000 В);

— число токоведущих жил.

Выбор типа провода или кабеля зависит от следующих факторов:

— от предполагаемого места прокладки и способа монтажа (в земле, в воздухе, в трубах, в коробах, на лотках и кронштейнах, открыто без крепления, открыто на изоляторах, скрыто);

— от категории помещений (сухие, влажные, сырые, особо сырые, особо сырые с химически активной средой);

— от влияния внешних воздействий (температура окружающей среды; наличие воды, пыли, коррозионно-активных и загрязняющих веществ; механические внешние воздействия; наличие флоры и фауны; солнечное излучение; конструкция здания);

— от уровня напряжения питающей сети.

Электроснабжение коттеджей в большинстве случаев выполняется голыми (неизолированными) алюминиевыми или медными проводами. Эти провода при помощи фарфоровых, стеклянных или пластиковых изоляторов подвешиваются на деревянные или железобетонные опоры. Электрический ввод непосредственно в коттедж осуществляется от ближайшей опоры изолированным проводом.

Выбранные проводники и защищающие их устройства должны удовлетворять следующим условиям:

— проводить, не перегреваясь, расчетный ток нагрузки, а также выдерживать кратковременные перегрузки;

— падение напряжения в проводнике не должно превышать нормированных значений;

— защитные устройства (автоматические выключатели, предохранители) должны защищать проводники от перегрузки и коротких замыканий.

Кроме вышеперечисленного проводники выбираются и по механической прочности.

Онлайн-калькулятор расчета сечения кабеля

Сегодня рынок этой продукции насыщен огромной номенклатурой проводников для самых разнообразных сфер использования. В таком изобилии трудно ориентироваться не специалисту. Поэтому предлагаем воспользоваться инструкцией, как рассчитать сечение кабеля.

Не важно, для каких целей вы выбираете проводник. Всегда нужно ориентироваться на основную характеристику – способность пропускать ток, по-простому, знать размер сечения жилы, проводящей ток. Этот показатель составляет основную массу стоимости электропровода.

Обычным людям, которые не имеют с этим дело постоянно, достаточно просто допустить ошибку, когда у них возникает необходимость заменить или отремонтировать проводку в своем жилище без привлечения специалистов.

5.4. Проверка кабелей по термической устойчивости при коротких замыканиях

Как правило, такую проверку выполняют только для кабелей, подключаемых к главному (или вводному) распределительному щиту.

При коротких замыканиях температура нагрева проводника не должна превышать предельно допустимой для изоляции проводника температуры.

Сечение проводника, соответствующее этому условию, определяется по формуле

Сечение проводника

Величина коэффициентов К2, рассчитанных в соответствии с температурами mах и нач, указанными в ПУЭ3, приведены в табл. 5.14.

Выбранное сечение должно удовлетворять условию Sд.н. >= Sкд,

где Sд.н.- сечение проводника, соответствующее длительно допустимому току.

Таблица 5.14 Коэффициент К2 для проводников из меди и алюминия
Коэффициент К2 для проводников из меди и алюминия

Изоляция

проводника

Температура, С К2 для проводника Примечание
Тначальная Т конечная при КЗ медь алюминий
Резина 65 150 2 1,98 По данным ПУЭ
60 160 1,85 1,83 По данным иностранных фирм
ПВХ 65 150 2 1,98
70 160 1,97 1,95
Полиэтилен 65 120 2,44 2,23
70 120 2,56 2,54
Вулканизированный

сшитый полиэтилен

90 250 1,8 1,57
Бумажная изоляция 80 200 1,76 1,74
80 160 2,1 2,08

Выбор плавких вставок предохранителей

Плавкие вставки предохранителей предназначены для защиты проводов от токов короткого замыкания и больших перегрузок.

I При прохождении токов выше расчетного плавкая вставка должна перегореть.

При выборе плавкой вставки исходят из трех условий: 1. Номинальный ток плавкой вставки I

вст должен быть равен или больше расчетного тока защищаемого участка линии, т. е.

I

вст ≥
I
р

Например, если I

р = 30
а
, по шкале номинальных токов плавких вставок (табл. 19-4) выбираем ближайший номинальный ток вставки
I
вст = 35
а
.

2. Номинальный ток плавкой вставки I

вст должен быть равен или больше величины пускового тока, уменьшенного в 2,5 раза для защищаемого участка линии, к которой присоединен один короткозамкнутый электродвигатель, т. е.

Например, если; I

пуск = 200а,

I

вст ≥ 200/2,5 = 80
а
.

Ближайший номинальный ток плавкой вставки

I

вст = 80
а.
Номинальный ток плавкой вставки для линии, к которой присоединено несколько короткозамкнутых электродвигателей, производится, по формуле

I

вст ≥
I
макс/2,5 = (
I
пуск +
I’
р)/2,5

где I

пуск — пусковой ток того двигателя, который имеет больший пусковой ток;
I
‘р — расчетный ток линии без учета того двигателя, который имеет больший пусковой ток. Выбирают плавкую вставку с большим током
I
вст, найденным из условий 1 и 2.

Плавкая вставка, найденная по пусковому току, защищает линию от недопустимо больших кратковременных пусковых токов; для того чтобы плавкая вставка защищала линию и от длительных перегрузок, должно быть выполнено условие .

3I

д ≥
I
вст

3. При выборе плавких вставок предохранителей, последовательно установленных в сети, каждую следующую вставку, считая от приемника, следует выбирать на одну ступень выше по шкале стандартных токов плавких вставок. В этом случае обеспечивается селективная (избирательная) работа предохранителей, т. е. предохранитель будет отключать только тот участок на котором произойдет короткое. Предохранитель должен устанавливаться в начале участка (считая по направлению движения энергии), так как только в этом случае он может защищать свой участок.

Риски неправильного выбора

Как может отразиться на эксплуатации ошибочный расчет сечения кабеля по показателям мощности и длины:

  • Перегрев произойдет в любом случае, если проводник выбран неверно, следовательно, изоляция подвергнется плавлению.
  • Вы потратите лишние средства.

Выбираем кабель

Рассмотрим способ с помощью мощности устройств, подведенных к данной цепи. Это вариант признан наиболее точным. В технических характеристиках инструкции или на самом устройстве изготовителем пишется реальная мощность.

Эти значения нужно просуммировать и запомнить. Далее, предполагаем, что устройства не будут функционировать одновременно, поэтому показатель можно уменьшить примерно на 15%-25%.

После проведенных вычислений, смотрим в таблице для правильного расчета сечения проводов наиболее близкий по значению проводник с необходимым сечением жилы.

  • Например, если у вас получилось после исчислений 32А, то в таблице найдете наиболее подходящий с большей стороны 38А 4 миллиметрового сечения.
  • Если считать по мощности, алгоритм практически одинаковый: общая сумма мощности устройств минус скидка до 20%.
  • Другой способ рассчитать – воспользоваться формулой. Для сети с одной фазой она будет выглядеть так: I=P/(U*cosФи)

Для сети из 3 фаз:

  • Р — мощность устройства;
  • U – напряжение;
  • cos Фи — показатель мощности 1.4142 для 2 фаз, 1.732 – применительно к 3 фазам;
  • I – потребляемый ток.

Дальнейший подбор сечения жилы аналогичен.

  • Если выбирать подходящий материал по длине, следует учитывать, что внутри кабеля сопротивление доходит до больших значений.
  • Это грозит максимальному снижению напряжения на удаленной части сети большому потреблению мощности.
  • Как следствие, необходимый инструмент не показывает должной мощности, а бытовые устройства работают в ненормальном режиме.

Длина проводника оказывает значительное влияние на снижение напряжения. В быту этим минусам можно не придавать значение, рекомендуется просто взять материал на 15-20 см длиннее, этого запаса хватит на подключение. В случае если происходит присоединение к щиту, то нужно взять кусок большей длины, они потребуются для автоматической защиты.

В монтаже на значительные расстояния берут во внимание возможность спада напряжения, ведь любой кабель предусматривает электрическое сопротивление, а на это может повлиять:

  • Метраж проводника, при его большей длине увеличиваются потери;
  • Квадратура поперечного сечения, когда она растет – напряжение падает;
  • Сопротивление эталонного образца, говорит о показателе проводника размером кв.мм*м.

Предполагается, допустима величина падения не более пяти процентов, иначе, кабель выбран не правильно и его придется менять.

Специфика проводки в помещении

Вообще, существует 2 способа проводки – открытый и закрытый. Обычно в жилых помещения применяют скрытый способ проведения электричества.

В этом случае в стенах, или на потолке прокладывают каналы для проводников, а после монтажа – заделывают. Целесообразно заранее спланировать, так как, если возникнет необходимость замены, придется нарушить проведенный ремонт.

В открытом типе кабель проводят снаружи, причем, для этого лучше всего подойдут гибкие материалы с формой круга. Они просты при монтаже и свободно проходят в гофре.

При расчете необходимой нагрузки необходимо также учитывать, каким способом будет проводиться монтаж.

Для каких целей делают расчет сечения

Электроцепи должны соответствовать следующим характеристикам:

  • Они должны быть совершенно безопасны для человека;
  • Показывать надежность в эксплуатации;
  • Быть практичными в использовании.

Неправильно выбранная площадь сечения всегда способствует излишнему нагреву, в результате которого часто случаются поломки и происходят несчастные случаи. Неприятности грозят исправности установок и могут стать небезопасными для человека.

Напротив, если при монтаже использовать проводники с наибольшей площадью, то можно избежать риска непредвиденных и опасных ситуаций.

В любом случае, если этот важный показатель определен верно, можно рассчитывать на долгую эксплуатацию устройства и экономию бюджета.

Методы оптимального выбора

Чтобы не остаться ни с чем, к определению размера сечения, следует подходить со всей ответственностью.

Предлагается несколько популярных и актуальных способов выбора проводника:

  • По мощности тока в цепи;
  • По нагрузке потребителей;
  • По размеру проводника.

У кабеля, как и у всего остального, есть предел. Он заключается в ограничении способности пропускать ток. Когда этот показатель зашкаливает, металл решетки приходит в негодность. Проводник перегревается и повышается сопротивление внутри кабеля.

Специально для того, чтобы это не происходило и созданы формулы расчета сечения любого кабеля, которые помогают сделать правильную покупку расходного материала.

Ссылка на основную публикацию