Расчет сечения кабеля по нагрузке

Электрика в жилых помещениях

• Электромонтаж в квартире
• Электрика в однокомнатной квартире
• Электрика в двухкомнатной квартире
• Электрика в трехкомнатной квартире
• Электрика в четырехкомнатной квартире
• Электромонтаж на даче
• Электромонтаж в частном доме
• Электромонтаж в загородном доме
• Электромонтаж в деревянном доме
• Электрика в доме из СИП панелей
• Электромонтаж в гараже
• Электромонтаж в коттедже
• Электромонтаж в таунхаусе
• Электрика в бане и сауне
• Электрика в бытовке
• Электрика в щитовом доме
• Электрика в брусовом доме
• Электрика в каменном и кирпичном доме
• Замена электрики в «Хрущевке»
• Замена электрики в «Сталинке»
• Замена электропроводки в панельном доме
• Временное электроснабжение
• Монтаж скрытой электропроводки
• Скрытая проводка в деревянном доме

Как выбрать сечения кабеля?

Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:

1. Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
2. Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
3. Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.

Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:

1. Вид и тип изоляции электрической проводки;
2. Длина участков;
3. Способы и варианты прокладки;
4. Особенности температурного режима;
5. Уровень и процент влажности;
6. Максимально возможная величина перегрева;
7. Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.

Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:

• для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
• для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
• что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².

Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.

Таблица: Сечение кабеля для закрытой и открытой проводки

Видео: Как выбрать сечение провода?

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Если же выбирается кабель для подключения одного прибора, то достаточно информации только о его энергопотреблении. Можно подобрать сечения провода по мощности в таблицах ПУЭ.

Таблица 1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами

Таблица 2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами

Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной — 220 В.

В ПУЭ дана информация и для алюминиевых, и для медных проводов. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Достоинства медных проводов:

• высокая прочность;
• упругость;
• стойкость к окислению;
• электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников — высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода. Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению. Поэтому для их соединения используют третий металл.

Можно самостоятельно произвести расчет сечения провода по мощности для трехфазной цепи. Для этого надо воспользоваться формулой: I=P/(U*1.73), где P — мощность, Вт; U — напряжение, В; I — ток, А. Затем из справочной таблицы выбирается сечение кабеля в зависимости от рассчитанного тока. Если же там не будет необходимого значение, тогда выбирается ближайшее, которое превышает расчетное.

Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски

С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.

Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.

А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.

Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.

Этот участок обладает повышенным сопротивлением. Оно создает падение напряжения на входе в гараж до 185 вольт. А этого уже недостаточно для нормальной работы электродвигателей различных станков.

У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:

1. стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
2. от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.

В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:

• его отключение от защит;
• или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.

Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.

Выбор сечения кабеля по мощности и току: таблица справочных данных

Этот способ вобрал в себя две вышеприведенные методики расчета. Они просто сведены в общую таблицу.

Ей удобно пользоваться, имея любую информацию: по току нагрузки или потребляемой мощности, что позволяет не заниматься переводом одной величины в другую.

Однако во всех этих таблицах скрыт один параметр, а именно: очень длинная электрическая цепь. Она косвенно влияет на результаты расчета. Но об этом читайте в следующем подразделе.

Почему необходимо учитывать длину протяженной электрической магистрали в частном доме

Во всех приведенных таблицах учитывается итоговое действие электрического тока на нагрев металлической жилы. Его величина практически не меняется внутри пределов квартиры, где от вводного щитка до конечного потребителя расстояние редко превышает 15 метров.

Однако мы знаем, что электрическое сопротивление провода влияет на ток, а оно с увеличением расстояния всегда возрастает прямо пропорционально отношению удельного сопротивления к площади поперечного сечения.

На длинных участках дополнительно возникают потери напряжения, а все это необходимо учитывать в точных расчетах, что и применяется на практике в онлайн калькуляторе, приведенном в следующем разделе.

В качестве пояснения приведу пример такого влияния, применённого при монтаже точных измерительных цепей напряжения ТН на своей подстанции 330 кВ, где потери должны быть минимальными. С ними борются всеми доступными способами.

Эти ТН расположены на ОРУ-330 кВ. Они удалены от релейных панелей на дистанцию порядка 300-400 метров.

Сборка вторичных цепей выполнена в шкафу. Они к нему подаются от выводной коробки, расположенной внизу основания фарфорового изолятора коротким контрольным кабелем с жилами 1,5 мм кв.

Его длину можете оценить визуально по фотографии. Она не превышает несколько метров. Выходные кабели цепей напряжения, проложенные к панелям релейного зала, имеют повышенное сечение жил и превышают 16 мм квадратных.

Это хорошо видно на обратной стороне ввода релейной панели.

Сделано это для того, чтобы минимизировать потери напряжения на такой большой дистанции. Они не должны вносить погрешность большую 0,5%.

По самим же панелям разводка опять выполняется жилами 1,5 квадрата. Короткие расстояния от ТН к его шкафу и в релейном зале не оказывают существенного влияния на потери.

Приведенным примером я постарался показать, как длина протяженной магистрали может повлиять на выбор и расчет кабеля. Все это учтено в онлайн калькуляторе.

Определение расчетных значений (мощностей) и токовых нагрузок электрооборудования

Задача расчёта мощностей нагрузок, не такая простая задача, как может показаться изначально. Например, определение мощности таких нагрузок как лампы накаливания, электроплиты не представляет каких либо затруднений, так как данный вид нагрузки потребляет определённую номинальную мощность, и данное значение может быть взято за расчетное.

Сложнее дело обстоит с электродвигателями, у которых значение потребляемой из сети мощности, напрямую зависит от механического момента вращения, соединенного с механизмом – металлообрабатывающий станок, вентилятор вентиляционной установки, циркуляционный насос и т. п.

Фактическая мощность, потребляемая в определённый момент времени электродвигателем, может значительно отличаться от указанной в паспортных данных номинальной мощности. Например, фактическая потребляемая мощность электродвигателя насоса может меняться в зависимости от: изменения состава перекачиваемой среды, давления в трубопроводе и т. п. Двигатель может оказаться как перегруженным, так и недогруженным.

Тем самым, расчёт мощности для определённой группы потребителей, ещё более усложняется.

Расчетную нагрузку для токоведущих жил необходимо принять наибольшую возможную нагрузку, как наиболее тяжелую для проводов и кабелей линии.

Расчетная нагрузка группы электрооборудования определяется по формуле:

Kс — коэффициент спроса для режима наибольшей нагрузки (мощности), учитывающий наибольшее возможное число подключенного электрооборудования группы. Для электродвигателей коэффициент спроса должен учитывать также значение параметра их загрузки;

Pу — номинальная электрическая мощность подключаемой группы электрооборудования, равная сумме всех номинальных мощностей подключаемого электрооборудования (кВт).

Коэффициенты спроса для каждого типа электрооборудования свои, для их определения следует руководствоваться СП 31-110-2003.

Определение расчётного тока для трёхфазного электрооборудования 380 В

Для дальнейших расчётов сечения проводников по условию нагревания, а так же по условию допустимой потери напряжения, необходимо рассчитать величину расчетного тока линии. Для трехфазного электрооборудования величина расчетного тока (Ампер) определяется по формуле:

P — Расчетная мощность всего подключаемого электрооборудования, кВт; Uн — номинальное напряжение питания, равное междуфазному значению (линейному) Вольт; cos ф— коэффициент мощности одиночного электрооборудования или среднее значение всего подключаемого оборудования.

Определение расчётного тока для однофазного электрооборудования 220 В

Величина расчетного тока (Ампер) для однофазного электроприемника или для группы приемников, подключенных к одной фазе сети трехфазного тока, определяется по формуле:

Пример №1.

Необходимо определить расчётный ток для столярной мастерской, запитанной от четырехпроводной линии номинальным напряжением 380/220 В. В мастерской планируется установить :

• 10 асинхронных электродвигателей, суммарной номинальной мощностью Py1=18 кВт.
• Освещение состоящие из ламп накаливания суммарной мощностью Py2=1,3 кВт.
• Шесть бытовых штепсельных розеток (для подключения различной оргтехники); Pу3= 0,06 кВт

Согласно СП 31-110-2003 коэффициент спроса (Kс) для металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков в мастерских, принимается при числе работающих электроприемников до 3 Kс = 0,5.

Коэффициент спроса для расчета групповой сети рабочего освещения, распределительных и групповых сетей эвакуационного и аварийного освещения зданий следует принимать Kс = 1

Установленная мощность штепсельной розетки, принимаем за 0,06 кВт коэффициент Kс = 1.

При смешанном подключении общего рабочего освещения и розеточной сети, расчетную нагрузку следует сложить.

Определяем расчётную нагрузку электродвигателей:

Освещения и розеток:

Определяем расчётную нагрузку розеток:

Суммарная расчётная нагрузка:

Расчетный ток определяем по формуле (2):

О выборе марки кабеля для домашней электропроводки

Делать квартирную электропроводку из алюминиевых проводов на первый взгляд кажется дешевле, но эксплуатационные расходы из-за низкой надежности контактов со временем многократно превысят затраты на электропроводку из меди. Рекомендую делать проводку исключительно из медных проводов! Алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, так как они легкие и дешевые и при правильном соединении служат надежно продолжительное время.

А какой провод лучше использовать при монтаже электропроводки, одножильный или многожильный? С точки зрения способности проводить ток на единицу сечения и монтажа, одножильный лучше. Так что для домашней электропроводки нужно использовать только одножильный провод. Многожильный допускает многократные изгибы, и чем тоньше в нем проводники, тем он более гибкий и долговечнее. Поэтому многожильный провод применяют для подключения к электросети нестационарных электроприборов, таких как электрофен, электробритва, электроутюг и все остальных.

После принятия решения по сечению провода встает вопрос о марке кабеля для электропроводки. Тут выбор не велик и представлен всего несколькими марками кабелей: ПУНП, ВВГнг и NYM. Кабель ПУНП с 1990 года, в соответствии с решением Главгосэнергонадзора «О запрете применения проводов типа АПВН, ППБН, ПЕН, ПУНП и др., выпускаемых по ТУ 16-505. 610-74 вместо проводов АПВ, АППВ, ПВ и ППВ по ГОСТ 6323-79*» к применению запрещен.

Кабель ВВГ и ВВГнг – медные провода в двойной поливинилхлоридной изоляции, плоской формы. Предназначен для работы при температуре окружающей среды от −50°С до +50°С, для выполнения проводки внутри зданий, на открытом воздухе, в земле при прокладке в тубах. Срок службы до 30 лет. Буквы «нг» в обозначении марки говорят о негорючести изоляции провода. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 35,0 мм2. Если в обозначении кабеля перед ВВГ стоит буква А (АВВГ), то жилы в проводе алюминиевые.

Кабель NYM (его российский аналог – кабель ВВГ), с медными жилами, круглой формы, с негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения, практически одинаковые с кабелем ВВГ. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм².

Как видите, выбор для прокладки электропроводки не велик и определяется в зависимости от того, какой формы кабель более подходит для монтажа, круглой или плоской. Кабель круглой формы удобнее прокладывается через стены, особенно если делается ввод с улицы в помещение. Понадобится просверлить отверстие чуть больше диаметра кабеля, а при большей толщине стены это становится актуальным. Для внутренней проводки удобнее применять плоский кабель ВВГ.

При прокладке квартирной электропроводки, как правило, возникает вопрос и о выборе автоматического выключателя, или, как его часто называют, автомата. Этот вопрос и о выборе счетчика, УЗО, дифференциального автомата подробно освещен в статье сайта «Об электрическом счетчике, УЗО и автоматах защиты».

Калькулятор

Расчет сечения кабеля можно сделать с помощью калькулятора. Согласно действующим нормативно-техническим документам и условиям нормальной безаварийной работы, в ходе эксплуатации длительные токовые нагрузки на кабели обусловлены, в первую очередь, их диаметром и материалом, из которого таковые изготовлены.

Уменьшение нормативной поперечной площади токоведущих шин, конечно, экономично. Такой шаг значительно снижает расходы на требуемые материалы и работы, но критично повышает риск перегревов проводки, разрушения изоляционных покрытий и возникновения замыканий с дальнейшими, куда худшими, последствиями. Это может стать причиной возгораний и поражений электрическим током людей.

С другой стороны, чрезмерное превышение сечения проводников приводит к значительному повышению расходов на материалы и монтажные работы, что тоже нежелательно. Калькулятор расчета сечения провода по потребляемой мощности можно легко найти онлайн, но, как правило, подобного рода программы весьма требовательны к точности и количеству исходных параметров. Бывают моменты, когда калькулятор для расчета кабеля по нагрузке недоступен, либо информация по параметрам неполная, предположительная.

Так как же посчитать сечение и длину кабеля, чтобы внакладе не остаться и нормы безопасности соблюсти? Такие способы есть. Для начала расчета поперечного сечения провода по потребляемой мощности необходимо эту предполагаемую потребляемую мощность рассчитать. Делается это по формуле:

P = (P1+P2+..P n )*K*J

Где:

• P — суммарная мощность потребления;
• ( P 1… Pn ) — мощности потребителей с 1 по n ;
• K — коэффициент одновременности, показывает количество потребителей, одновременно использующих сеть(условно принято считать 0.8);
• J — коэффициент запаса, показывает предполагаемое значение запаса мощности для возможных будущих потребителей(принято брать равным 1.5-2).

Помимо мощности, немаловажным фактором при выборе кабеля является материал изготовления. Различные материалы имеют разное удельное сопротивление и, соответственно, выдают различные величины падения напряжения на константной длине. Преимущественно используются медь и алюминий. Выбор, в конечном счете, за потребителем. Данные для наиболее распространенных в быту и промышленности напряжений приведены в таблицах ниже.

Сечение кабеля по длине и нагрузке

В условиях повседневности, в процессе изготовления кабелей, проводов и удлинителей используется следующая формула:

I = P / U * cos φ, в которой:

• I — сила тока, (Амперы);
• P — мощность, (Ватты);
• U — напряжение сети, (Вольты);
• cos φ — безразмерный коэффициент, принято брать равным 0,95–1.

Применяя данную формулу и приведенную ниже таблицу, можно быстро подобрать оптимальный поперечный диаметр для конкретной длины токоведущей шины.

Зависимость мощности, тока и длины провода от сечения

Пример расчета выглядит следующим образом: для кабеля длиной 75 метров под ток 20 ампер с предполагаемой мощностью потребления 4,5 килоВатт следует выбирать провод общим поперечным сечением 10 квадратных миллиметров. Можно использовать одножильный кабель такой поперечной площади, либо многожильный, равной суммарной площади. Следует упомянуть о том обстоятельстве, что при определении длины предполагаемой проводки необходимо закладывать некоторый запас — порядка пятнадцати-двадцати сантиметров — на предполагаемую коммутацию (клеммы, сварка, пайка и т.д.).

Коррекция показателей мощности

Также при расчете добавляют поправку в виде коэффициента спроса (Kс). Этот коэффициент показывает, какие приборы используются в сети постоянно, а какие в течение определенного времени. Специальный калькулятор и таблицы, где показан расчет мощности, упрощают все эти вычисления.

Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)

Но как поступить, если в характеристиках указаны 2 вида мощности: активная и реактивная? Причём первая из них измеряет в привычных всем кВ, а вторая – кВА. В наших сетях течёт переменный ток, величина которого меняется во времени. Поэтому для всех потребителей существует активная мощность, которая рассчитывается как среднее значение всех мгновенных переменных тока и мощности. К приборам с активной мощностью относятся лампы накаливания, электронагреватели. У таких потребителей энергии фазы тока и напряжения совпадают. Если же в электрической цепи задействованы агрегаты, накапливающие энергию, например, трансформаторы или электродвигатели, то у них возможны отклонения по амплитуде. За счёт этого явления и возникает реактивная мощность.

Для сетей, где существует реактивная и активная мощность, надо взять в расчет ещё одну поправку – коэффициент мощности (cosφ) или реактивную составляющую.

Таким образом, получается формула:

S= Kс*(P1+P2+…+Pn)/(220*cosφ*Рд), где:

• S – площадь сечения,
• Рд – допустимая величина нагрузки.

Помимо этого, рассматриваются возможные потери мощности по току, которые возникают во время прохождения по проводам. При использовании кабеля с несколькими жилами нужно умножить величину потерь на число этих жил.

Важно! Для всех этих вычислений потребуется не просто калькулятор, но и глубокие познания в области физики. Сделать точный расчет сразу без теоретических знаний не получится

Делаем расчет

Любая электропроводка бытового уровня в квартире или в частном доме берет начало с вводного кабеля, на который ложится вся нагрузка от приборов и освещения. Чтобы выбрать этот кабель, нужно рассчитать сечение в соответствии со всем оборудованием в доме, так что для начала придется составить их полный список. Сюда входят холодильники, телевизоры, компьютеры, микроволновки, настольные лампы, климатическая техника – в общем, все то, для чего требуется розетка.

У каждого бытового прибора есть своя мощность, и вам нужно узнать суммарное значение мощностей, после чего умножить это число на 0,75 (коэффициент). Мощность можно посмотреть на самом устройстве (обычно на дне или тыльной стороне корпуса есть наклейка с нужной технической информацией). Таблица ниже включает самые распространенные бытовые приборы и их потребляемую мощность:

Найдя нужное значение, подобрать сечение кабеля не составит труда. Для этого есть еще одна таблица, на которой указана зависимости сечения кабеля, мощности и напряжения. В ней отображены данные для меднопроводных кабелей, поскольку алюминиевые сегодня никто не использует.

К слову, почему отказались от применения алюминиевых кабелей и проводов для электропроводок, ведь работали же подобные системы раньше, и все было нормально? Если разобраться, то алюминий, как материал, отлично подходит для изготовления проводов – он легкий, отлично проводит ток, не подвержен коррозии, а при монтаже ЛЭП и вовсе незаменим. Однако есть одно большое «НО», которое поставило крест на применении алюминиевых проводов – высокое удельное электросопротивление (выше чем у меди в 2 раза). Говоря проще, для обеспечения одной и той же проводимости нужен алюминиевый проводник в разы мощнее, а значит и тяжелее, чем при работе с медью.

Еще один минус в том, что в результате окисления при контакте с воздухом на поверхности алюминиевого изделия образуется характерная пленка, которая ухудшает его качества как проводника. В точке электрического контакта с таким окислом может получиться повышенное переходное сопротивление, контакт нагреется и еще больше усилит электрическое сопротивление, и проводка в результате сгорит.

Но вернемся к расчету сечения электропроводки. Когда вы разобрались с вводным кабелем, можно переходить к расчету сечения кабелей и проводов для розеток и осветительных приборов. Исходя из данных в таблице, становится видно, что для освещения надо использовать провода 0,5 мм², а для розеток – 1,5 мм². Но зачастую устанавливают провода помощнее: для освещения не меньше 1,5 мм², а для розеток – от 2,5 мм², если, конечно, мощность приборов соответствует техническим характеристикам провода.

Например, как можно увидеть в таблице, если напряжение в сети составляет 220 В, то провод с сечением в 2,5 мм² выдержит напряжение до 27 А или 5,9 кВт. В такой ситуации, чтобы защитить потребители электричества и провода, рекомендуется установить специальный автомат с максимальным током срабатывания не больше 25 А.

Помимо расчета нагрузки электропроводки необходимо учесть и длину магистрали питания конечного потребителя. Опять же воспользуемся таблицей и определим сечение для других типов нагрузки. В процессе проектирования и монтажа проводки не забывайте о селективности автоматов.

Где бы вы ни делали расчет нагрузки электропроводки – в частном доме или квартире, помните, что подобная работа не терпит халатности, а ошибки могут обернуться большими неприятностями. Если вы не уверены в своих возможностях, лучше доверить это профессиональным электрикам.