Площа перетину проводів і кабелів в залежності від сили струму, розрахунок необхідного перетину кабелю

Для ремонту старої проводки або прокладки нової потрібно підібрати кабель потрібного перетину, для того щоб він витримував передбачувану навантаження.

Якщо стара проводка вийшла з ладу потрібно її замінити, але перш ніж змінювати на аналогічну, дізнайтеся, чому сталася проблема зі старою. Можливо, що було просто механічне пошкодження, або ізоляція прийшла в непридатність, а ще більш вагомою проблемою є – вихід з ладу проводки через перевищення допустимого навантаження.

Чим відрізняється кабельна продукція, які основні характеристики?

Почнемо з того, що визначається, яка напруга в мережі, в якій працюватимуть кабелю. Для побутових мереж часто застосовуються кабелю і проводу типу ВВГ, ПУГНП (тільки він заборонений сучасними вимогами ПУЕ через великі допусків по перетину при виробництві, до 30%, і допустимої товщині ізолюючого шару 0.3мм, проти 0.4 в ПУЕ), ШВВП і інші .

Якщо відійти від визначень провід від кабелю відрізняється мінімально, в основному за визначенням в Гості або ТУ по якому він проводиться. Адже на ринку є велика кількість проводів з 2-3 жилами і двома шарами ізоляції, наприклад той же ПУГНП або ПУНП.

Допустима напруга визначається ізоляцією кабелю

Для вибору кабелю крім напруги приймають до уваги і умови, в яких він буде працювати, для підключення рухається інструменту та обладнання він повинен бути гнучким, для підключення нерухомих елементів, в принципі, все одно, але краще віддати перевагу кабель з монолітної жилою.

Вирішальним фактором при покупці є площа поперечного перерізу жили, вона вимірюється в мм2, від неї і залежить здатність провідника витримувати тривале навантаження.


Що впливає на допустимий струм через кабель?

Для початку звернемося до основ фізики. Є такий закон Джоуля-Ленца, він був відкритий незалежно один від одного двома вченими Джеймсом Джоулем (в 1841) і Емілем Ленцом (в 1842), тому і отримав подвійну назву. Так ось цей закон кількісно описує теплову дію електричного струму що протікає через провідник.

Якщо виразити його через щільність струму вийде така формула:

Розшифровка: w – потужність виділення тепла в одиниці об’єму, вектор j – щільність струму через провідник вимірюється в Амперах на мм2. Для мідного дроту приймають від 6 до 10 А на міліметр площі, де 6 – робоча щільність, а 10 короткочасна. вектор E – напруженість електричного поля. σ – провідність середовища.

Так як провідність обернено пропорційна опору: σ = 1 / R

Якщо виразити закон Джоуля-Ленца через кількість теплоти в інтегральної формі, то:

Таким чином, dQ – кількість теплоти, що виділиться за проміжок часу dt в ланцюзі, де протікає струм I, через провідник опором R.

Тобто кількість тепла прямо пропорційно току і опору. Чим більше струм і опір – тим більше виділяється тепла. Це небезпечно тим, що в певний момент кількість тепла досягне такого значення, що у проводів плавиться ізоляція. Ви могли помічати, що дроти дешевих кип’ятильників відчутно теплішають під час роботи, це воно і є.

Якщо виділяється потужність на кабелі, значить, падає і напруга на його кінцях, підключених до навантаження.

У калькуляторах для розрахунку перетинів кабелю, зазвичай задаються такі параметри:

  • ток або потужність навантаження;

  • довжина лінії;

  • допустиме падіння напруги (зазвичай у відсотках);


Чим більше опір – тим більше впаде напругу і нагріється кабель, оскільки на ньому виділиться потужність (P = UI, де U падіння напруги на кабелі, I – струм, що протікає через нього).

Всі розрахунки звелися до току і опору. Опір провідника обчислюється за формулою:

Тут: ρ (ро) – питомий опір, l – довжина кабелю, S – площа поперечного перерізу.

Питомий опір залежить від структури металу, величини питомих опорів можна визначити з таблиці.

У проводці в основному використовуються алюміній і мідь. У міді опір 1.68 * 10-8 Ом * мм2 / м., А у алюмінію в 1.8 рази більше ніж у міді, дорівнює 2.82 * 10-8 Ом * мм2 / м. Це означає, що алюмінієвий дріт нагріється майже в 2 рази сильніше, ніж мідний при однаковому перетині і струмі. Звідси випливає, що для прокладки проводки доведеться купувати більш товстий алюмінієвий дріт, до того ж жили легко пошкодити.

Тому мідні дроти витіснили з домашньої проводки мідні, а застосування алюмінію в проводці заборонено, дозволяється тільки застосування алюмінієвих кабелів для монтажу дуже потужних електроустановок, які споживають великий струм, тоді використовують провід з алюмінію перетином більше 16 мм 2 (дивіться – Чому алюмінієвий Кабль не можна використовувати в електропроводці )

Як визначити опір дроти по діаметру жили?

Бувають випадки, коли площа поперечного перерізу жили не відома, тому можна порахувати по діаметру. Для визначення діаметра монолітної жили можна використовувати штангенциркуль, якщо його немає, то візьміть стрижень, наприклад кулькову ручку або цвях, намотайте щільно 10 витків дроту на нього, і виміряйте лінійкою довжину вийшла спіралі, розділивши цю довжину на 10 – ви отримаєте діаметр жили.

Для визначення загального діаметра багатопроволкової жили, виміряйте діаметр кожної жили і помножте на їх кількість.

Далі вважають поперечний переріз за цією формулою:

І знову повертаються до цієї формули для розрахунку опору дроти:

Як визначити необхідну площу перерізу проводу?

Найпростіший варіант – визначити площу перетину жил по таблиці. Він підходить для розрахунку не дуже довгих ліній прокладених в нормальних умовах (з нормальною температурою навколишнього середовища). Також так можна підібрати провід для подовжувача. Зверніть увагу, що в таблиці вказані перетину при певному струмі і потужності в однофазної і трифазної мережі для алюмінію і міді.

При розрахунку довгих ліній (більше 10 метрів) такою таблицею краще не користуватися. Потрібно провести розрахунки. Швидше за все скористатися калькулятором. Алгоритм розрахунку такий:

Беруть допустимі втрати по напрузі (не більше 5%), це означає що при напрузі в мережі 220 В і допустимим втрат напруги в 5% на кабелі падіння напруги (від кінця до кінця) не повинно перевищувати:

5% * 220 = 11В.

Тепер, знаючи струм, який буде протікати, ми може обчислити опір кабелю. У двох провідної лінії опір множать на 2, так як струм тече по двох проводах, при лінії довжиною в 10м, загальна довжина провідників – 20м.

Звідси по вищенаведеним формулам обчислюють необхідне поперечний переріз кабелю.

Ви можете зробити це автоматично зі свого смартфона, за допомогою додатків «Мобільний електрик» і electroDroid. Тільки в калькуляторі задається не загальна довжина проводів, а саме довжина лінії від джерела живлення до приймача електрики.

висновок

Правильно розрахована проводка це вже 50% запорука її успішного функціонування, друга половина залежить від правильності монтажу. Слід враховувати всі особливості проводки, максимальну споживану потужність усіма споживачами. При цьому введіть запас по допустимому току на 20-40% «про всяк випадок».

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию