- Для чого потрібен розрахунок перетину кабелю?
- Що впливає на нагрів проводів?
- пристрій кабелю
- простий спосіб
- Площа перетину і діаметр
- Вибір перерізу провідника
- Розрахунок на основі навантаження
- Особливості розрахунку потужності прихованої проводки
- Розрахунок перетину кабелю по потужності
- Довжина і перетин
- щільність струму
- висновок
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
У всіх країнах Європи і СНД прийнята стандартизація кабелів по площі поперечного перерізу. Регуляція цих параметрів виконується згідно відповідного ШЕУ, або, як називають ще цей норматив, «Правила улаштування електроустановок». Вибір потрібного перетину кабелю по допустимим параметрам струму здійснюється за допомогою спеціальних таблиць.
Розрахунки «на око» є неправильними і загрожують порушенням техніки безпеки, що може спровокувати КЗ, пробої в проводці і т.п. Даний показник може істотно відрізнятися для кожного окремого житла, в залежності від кількості встановлених там споживачів електроживлення, їх потужності. Відсутність правильного попереднього розрахунку перед монтажем проводки може обернутися дорогим ремонтом квартири або електромережі, загрозою життю людям.
Для чого потрібен розрахунок перетину кабелю?
Правильний вибір перетину електричного кабелю дозволить змонтувати проводку таким чином, щоб жителі квартири були в безпеці, як і їхнє майно. У гонитві за економією багато вибираються для розведення по квартирі кабелю меншої товщини або потрібної, тільки замість мідної серцевини зупиняються на алюмінієвій.
Це призводить до таких наслідків:
- Проходження струмів великої потужності по невідповідному кабелю призводить до його нагрівання, що руйнує ізоляцію або просто перегорає, залишаючи слабку ланцюг без харчування.
- У деяких випадках різкі скачки електрики здатні настільки розігріти метал проводів, що виникає загоряння за рахунок термічного впливу на навколишні а також легкозаймисті предмети, наприклад, шпалери, вагонку або інші покриття стіни.
- З підвищенням температури кабелю в ланцюзі зростає опір, що провокує зміни вольтамперних характеристик ділянки електроживлення, для багатьох приладів таке «сусідство» загрожує поломками.
- Зруйнована ізоляція оголює провід, який для людини може бути небезпечним при контакті з ним, уберегтися досить складно, якщо місце дефекту невідомо.
- Знайти проблемний сегмент проводки, умурованої в стіну, досить складно, що в деяких випадках вимагає заміни проводки по всій довжині від джерела до проблемного місця. В кінцевому підсумку виливається у велику суму, оскільки необхідно заплатити за роботу електрика, купити новий, але вже з нормальними характеристиками, кабель, провести ремонтні роботи по ходу залягання дроти.
Очевидно, що економія на організації електромережі в будинку - це не кращий варіант збереження своїх коштів. Тим більше, що крім фінансових витрат на ремонт проводки і квартири в місцях її демонтажу, є ризик здоров'ю і всьому майну. Пожежо- та електробезпека є пріоритетним правилом.
Щоб правильно підібрати потрібний кабель, необхідно виконати наступні попередні розрахунки:
- Порахувати, для кожного приміщення загальне число встановлених електроприладів.
- Для кожної точки підключення до електромережі розрахувати робочу сумарне навантаження.
ПРИКЛАД: До першої розетки буде підключатися витяжка потужністю 500 Вт, електроплита на 5 кВт і посудомийна машина 2 кВт. Від другої розетки харчується холодильник 800 Вт, мікрохвильова піч на 1, 5 кВт і електрочайник на 2 кВт. Тоді сумарне навантаження на першу точку складе 7, 5 кВт, а на іншу - 4, 3 кВт, таким чином, на кухню буде йти навантаження на 11, 8 кВт. Це без урахування світильника, тому завжди необхідно робити запас мінімум на 20-30%, щоб не тільки убезпечити себе, а й мати можливість в майбутньому додати якийсь електроприлад і не змушувати працювати проводку на своєму екстремальному порозі.
Вибравши матеріал провідника (алюміній або мідь), необхідно провести розрахунок потрібного перетину відповідно до отриманої величиною навантаження на окреме приміщення.
Все залежить від того, як буде організовуватися мережу, передбачений електророзподільний счіток з розводкою по споживачах, точки планується з'єднувати паралельно або послідовно.
ВАЖЛИВО: Електропровідність міді більше, ніж алюмінію, тому дроти з цих матеріалів однакового перетину не даватимуть рівний результат при розрахунку по потужності, що необхідно враховувати.
Що впливає на нагрів проводів?
Причина перегріву проводки може критися в різних проблемах мережі, тому для правильного розрахунку необхідно знати основні «слабкі місця» кабелів, через які у них піднімається температура. При проходженні струму по металу, матеріал нагрівається завжди, однак зниження цього параметра досягається різними методами.
Провід гріються, в залежності від:
- Якість і матеріал ізоляційного покриття не відповідають необхідним параметрам. Низькоякісний діелектричний матеріал оболонок кабелів легко піддається руйнуванню від термічного впливу при прямому контакті, проводячи тепло краще.
- Який спосіб укладання проводки використовувався. Для відкритих проводів показник нагріву набагато нижче, ніж для щільно «упакованих» в закриту пластикову трубу.
- Тип жив в кабелі. Розрізняють багатожильні та одножильні. Різниця полягає в тому, що однакового перетину моножільних проводка здатна витримати велику силу струму, ніж кілька більш тонких дротів, хоча багатожильний кабель більш гнучкий і зручний для монтажу.
- Матеріал серцевини. Величина нагріву залежить від фізичних якостей металу. Мідь має більш низьким опором, ніж алюміній, тому менше гріється і може передавати струми більш високої напруги і сили при однаковому перетині.
- Площа поперечного перерізу кабелю. Все вивчали в школі скін-ефект - протягом електричного струму по поверхні провідника. Чим більше площа перетину - тим більше площа поверхні, по якій передається електрику, тому товсті дроти здатні передавати значні навантаження, а тонкі при таких показниках просто перегорають.
пристрій кабелю
Для кращого розуміння процесу розрахунку провідника по перетину в залежності від потужності споживаного струму, необхідно розуміти суть процесу передачі електрики. Для наочності краще уявити кілька тонких водопровідних труб, які необхідно розташовувати по колу паралельно один одному.
Чим ширше ця окружність, тим більша кількість таких труб поміститься при щільному розташуванні. Напір на виході великої систем буде набагато більше, ніж у маленькій. З електрикою також, в силу того, що струм тече по поверхні провідника, товсті кабелі зможуть підтримувати великі навантаження.
Неправильне обчислення перетину по потужності виконується, коли:
- Струмовідна жила дуже широка. Витрати на проводку зростають суттєво, нераціонально використовується ресурс кабелю.
- Ширина токоведущего каналу менше необхідної. Щільність струму зростає, нагріваючи провідник і ізоляцію, що призводить до витоку електрики і утворенню «слабких місць» на кабелі, підвищуючи пожежонебезпека проводки.
У першому випадку для життя небезпеки немає, але невиправдано високі витрати на матеріал.
простий спосіб
Формула потужності полягає в обчисленні за допомогою множення напруги в провіднику на силу струму, що протікає. Побутова мережу розрахована на напругу 220 В, тому для визначення перетину кабелю необхідно знати потужність і силу струму в ланцюзі. Після розрахунку передбачуваного навантаження і сили струму за таблицями ШЕУ знаходиться розмір кабелю. Цей розрахунок підходить для розеток.
Для живлення освітлювальних приладів, які підключаються до окремого виходу з розподільника, традиційно береться кабель перетином 1, 5 кв. мм. Якщо розетки будуть використовуватися для харчування декількох потужних приладів, наприклад, телевізора або фена, то потрібно правильно розподіляти навантаження, співвідносячи її з діаметром проводу відповідно до показників потужності споживачів. При відсутності можливості розбиття розеткових груп рекомендується купувати мідний кабель з перетином 6 кв. мм.
Площа перетину і діаметр
Визначити площа перерізу кабелю найпростіше по діаметру серцевини. Діаметр вимірюється в мм, а площа - в кв. мм. Згідно з цими показниками можна знайти в таблиці допустиму потужність за типом і розміром дроти. При відсутності даних про діаметр проводки, площа знаходиться за такою формулою:
S = 3, 14 * D2 / 4 = 0, 785D2,
де:
S - площа поперечного перерізу кабелю;
D - значення діаметра.
Якщо форма серцевини провідника квадратна або прямокутна, то перетин обчислюється множенням ширини на довжину, як площа прямокутника.
Вибір перерізу провідника
Критерії відповідності перерізу обраних провідників:
- Конфігурація електрощита. Харчування всіх наявних споживачів від одного автоматичного вимикача створить непосильне навантаження на нього, що провокує нагрів клем і регулярне спрацьовування. Для усунення проблеми рекомендується розділити на кілька груп електропроводку з окремим вимикачем в щитку.
- Тип використовуваного кабелю. Мідний дріт більш дорогий і якісний, але правильний розрахунок алюмінієвої проводки дозволить зібрати потрібну конфігурацію з меншими витратами.
- Довжина провідника. Є головним критерієм для кабелів з алюмінію. При великому метражі спостерігаються істотні втрати електрики в мережі, тому слід робити велику надбавку запасу. Для міді при прихованому монтажі досить надбавки в розмірі 20-30%.
Точний розрахунок перетину кабелю повинен проводитися з урахуванням таких показників:
- Тип і вид ізоляції.
- Довжина ділянок і їх конфігурація.
- Варіант і спосіб прокладки (зовнішня або прихована).
- Температурний режим приміщення.
- Відсоток і рівень вологості в кімнаті.
- Максимально допустимий перегрів.
- Різниця показників потужності споживачів, що підключаються до однієї розетки.
Існують нижні межі розміру перетину кабелю для різних ділянок побутової електромережі:
- Для розеток потрібен провід з перерізом не менше 3, 5 кв. мм.
- Підключення елементів освітлення живляться від проводки не тонше 1, 5 кв. мм.
- Харчування обладнання з підвищеною потужністю вимагає кабелю з перетином від 4-6 кв. мм.
Це правило діє при розмежуванні груп споживачів за потужністю в електрощиті для підвищення захисту обладнання, безпеки всієї системи.
Розрахунок на основі навантаження
Процес розрахунку зразкового перетину потрібної проводки для квартири можна зробити самостійно, зробити це не складно. Проте всі роботи по влаштуванню електромережі в приміщенні слід довіряти досвідченим фахівцям.
Розрахунок поперечного перерізу провідника проводиться в такому порядку:
- Всі прилади, які знаходяться в приміщенні і харчуються від електромережі, підраховуються і заносяться в список.
- Згідно з наявними у приладів паспортами, записується навпроти кожного пристрою значення номінальної потужності.
- Визначається тривалість підключення кожного приладу при одночасній роботі, також вноситься в список.
- Розраховується поправочний коефіцієнт, який залежить від часу роботи на добу і обчислюється в процентному співвідношенні до 24 години, записується навпроти кожного приладу.
- Після множення номінальної потужності обладнання на поправочний коефіцієнт, проводиться підсумовування всіх отриманих значень приладів списку.
- Отримане значення необхідно знайти в спеціальній таблиці, в залежності від обраного матеріалу проводки, додати до нього приблизно 15% «про запас».
ВАЖЛИВО: Отримані цифри, як і зазначені в паспорті пристроїв дані по номінальній потужності, є усередненими показниками, тому слід додати ще 5% до цих значень.
Існує дуже поширена помилка про можливість монтажу проводки з різним діаметром серцевини, в залежності від споживача. Це може призвести до займання (рідко, але трапляється), руйнування ізоляційного шару, короткого замикання, оскільки в одному приміщенні пущена від одного розподільника електрика буде руйнівно діяти на невідповідні по потужності світильники або інші дрібні споживачі, які живляться на тонкі кабелі. Така ситуація не рідкісна для підключення декількох електроприладів до однієї точки, наприклад, пральної машини, кавоварки та мультиварки.
Особливості розрахунку потужності прихованої проводки
Обчислення для прихованої проводки відрізняється, ніж для кабелів, укладених відкритим способом. Все залежить від зміни властивостей провідників, їх ізоляції в закритому просторі.
Якщо провідник розташований на поверхні і контактує з повітрям, то отримує велику можливість віддавати виробляється тепло, зберігаючи низьку температуру. Щільно упаковані дроти не можуть настільки добре остуджувати за рахунок відсутності циркулюючого повітря, тому нагріваються більш інтенсивно.
Перше правило для монтажу прихованої проводки говорить про необхідність проведення розрахунків з запасом приблизно 20-30%, щоб в процесі експлуатації уникнути перегріву. Згідно з другою нормі, наявність декількох провідників в одному каналі вимагає запасу не менш 40%.
ВАЖЛИВО: Єдиний коректний спосіб обчислення перетину кабелю-значення споживаної потужності.
Не рекомендується робити щільну укладку кабелів, краще для кожного з самостійних проводів обладнати окрему гофротрубу.
Розрахунок перетину кабелю по потужності
Після здійснення підрахунку потужності для окремого приміщення або групи споживачів, слід провести обчислення сили струму в побутовій мережі з напругою 220 В. Для цього існує формула:
I = (P1 + P2 + … + Pn) / U220,
де:
I - шукана сила струму;
P1 … Pn - потужність кожного споживача за списком - від першого до n-ого;
U220 - напруга в мережі, в нашому випадку це 220 В.
Формула розрахунку для трифазної мережі з напругою 380 В виглядає так:
I = (P1 + P2 + …. + Pn) / √3 / U380
де:
U380 - напруга в трифазній мережі, рівне 380 В.
Сила струму I, отримана в розрахунках вимірюється в Амперах, позначається А.
Таблиці складаються згідно з показником пропускної здатності металу в провіднику. Для міді це значення дорівнює 10 А на 1 мм, для алюмінію - 8 А на 1 мм.
Визначити перетин згідно пропускної спроможності слід за такою формулою:
S = I / Z,
де:
Z - пропускна здатність кабелю.
ПРИКЛАД: Мережа побутова з напругою 220 В. Для кухні потрібно розрахувати перетин провідника при обліку підключення споживачів із загальною потужністю 5 кВт.
I = (P1 + P2 + …. + Pn) / U220 = Pобщ / U220 = 5 000/220 = 22, 73 ≈ 23 (А)
Для розрахунку запасу слід скористатися правилом «5 А», що означає до отриманого значення додати ще 5 Ампер:
I = 23 + 5 = 28 (А)
З огляду на монтаж проводки з використанням трьохжильних кабелів, по таблиці для отриманого значення струму мінімальна площа перетину дроту буде дорівнює 3 кв. мм.
Таблиця співвідношення величини струму і мінімального перетину кабелю
| Перетин серцевини провідника, кв. мм |
Сила струму в провідниках, покладених в одній трубі, А | Сила струму в кабелі, призначеному відкритим способом, А | ||||
| один 3-жильний | один 2-жильний | чотири 1-жильних | три 1-жильних | два 1-жильних | ||
| 0, 5 | - | - | - | - | - | 11 |
| 0, 75 | - | - | - | - | - | 15 |
| 1 | 14 | 15 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| 1, 2 | 14, 5 | 16 | 15 | 16 | 18 | 20 |
| 1, 5 | 15 | 18 | 16 | 17 | 19 | 23 |
| 2 | 19 | 23 | 20 | 22 | 24 | 26 |
| 2, 5 | 21 | 25 | 25 | 25 | 27 | 30 |
| 3 | 24 | 28 | 26 | 28 | 32 | 34 |
| 4 | 27 | 32 | 30 | 35 | 38 | 41 |
| 5 | 31 | 37 | 34 | 39 | 42 | 46 |
| 6 | 34 | 40 | 40 | 42 | 46 | 50 |
| 8 | 43 | 48 | 46 | 51 | 54 | 62 |
| 10 | 50 | 55 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 16 | 70 | 80 | 75 | 80 | 85 | 100 |
| 25 | 85 | 100 | 90 | 100 | 115 | 140 |
| 35 | 100 | 125 | 115 | 125 | 135 | 170 |
| 50 | 135 | 160 | 150 | 170 | 185 | 215 |
| 70 | 175 | 195 | 185 | 210 | 225 | 270 |
| 95 | 215 | 245 | 225 | 255 | 275 | 330 |
| 120 | 250 | 295 | 260 | 290 | 315 | 385 |
| 150 | - | - | - | 330 | 360 | 440 |
| 185 | - | - | - | - | - | 510 |
| 240 | - | - | - | - | - | 605 |
| 300 | - | - | - | - | - | 695 |
| 400 | - | - | - | - | - | 830 |
Таблиця потужності, струму і перетину мідних проводів
Згідно ШЕУ, допускається розрахунок перетину провідника в залежності потужності споживачів. Для мідного сердечника кабелю наведені в таблиці обчислення для мережі з напругою 380 В і 220 В.
| Перетин серцевини провідника, кв. мм |
Мідні серцевини кабелів |
|||
| Напруга мережі 380 В | Напруга мережі 220 В | |||
| Потужність, Вт | Сила струму, А | Потужність, Вт | Сила струму, А | |
| 1, 5 | 10, 5 | 16 | 4, 1 | 19 |
| 2, 5 | 16, 5 | 25 | 5, 9 | 27 |
| 4 | 19, 8 | 30 | 8, 3 | 38 |
| 6 | 26, 4 | 40 | 10, 1 | 46 |
| 10 | 33 | 50 | 15, 4 | 70 |
| 16 | 49, 5 | 75 | 18, 7 | 80 |
| 25 | 59, 4 | 90 | 25, 3 | 115 |
| 35 | 75, 9 | 115 | 29, 7 | 135 |
| 50 | 95, 7 | 145 | 38, 5 | 175 |
| 70 | 118, 8 | 180 | 47, 3 | 215 |
| 95 | 145, 2 | 220 | 57, 2 | 265 |
| 120 | 171, 6 | 260 | 66 | 300 |
Згідно з цим документом, в житлових будинках рекомендується прокладати кабель з мідними жилами. Для забезпечення харчування інженерного обладнання деяких типів допускається за допомогою алюмінієвої проводки з мінімальним перерізом не менше 2, 5 кв. мм.
Таблиця потужності, струму і перетину алюмінієвих проводів
Згідно з даними таблиці, для визначення перетину алюмінієвої серцевини проводки слід враховувати такі поправочні коефіцієнти: відповідно до розташування (в землі, приховано, відкрито), по температурному режиму, в залежності від вологості і т.п. У наведеній нижче таблиці розрахунки вірні для проводів з гумовою або пластмасовою ізоляцією марок АППВ, ВВГ, АВВГ, ВПП, ППВ, ПВС, ВВП та ін. Кабелі з паперовим екрануванням або без ізоляції повинні розраховуватися за відповідними їх типу таблиць.
| Перетин серцевини провідника, кв. мм |
Мідні серцевини кабелів |
|||
| Напруга мережі 380 В | Напруга мережі 220 В | |||
| Потужність, Вт | Сила струму, А | Потужність, Вт | Сила струму, А | |
| 2, 5 | 12, 5 | 19 | 4, 4 | 22 |
| 4 | 15, 1 | 23 | 6, 1 | 28 |
| 6 | 19, 8 | 30 | 7, 9 | 36 |
| 10 | 25, 7 | 39 | 11 | 50 |
| 16 | 36, 3 | 55 | 13, 2 | 60 |
| 25 | 46, 2 | 70 | 18, 7 | 85 |
| 35 | 56, 1 | 85 | 22 | 100 |
| 50 | 72, 6 | 110 | 29, 7 | 135 |
| 70 | 92, 4 | 140 | 36, 3 | 165 |
| 95 | 112, 2 | 170 | 44 | 200 |
| 120 | 132 | 200 | 50, 6 | 230 |
Довжина і перетин
З отриманого значення розрахунків по перетину кабелю потрібно визначати допустиму довжину електропроводки. Це особливо актуально при створенні подовжувачів. Точні значення, які виходять в розрахунках, додатково слід збільшувати на 15 см (комутаційний запас для обтиску, зварюванням або паянням). Ця операція особливо важлива для ділянок з великими додатковими навантаженнями при експлуатації електромережі.
Для побутового обчислення використовується наступна формула:
I = P / U * cosφ,
де:
Р - потужність споживачів, Вт;
I - сила струму, А;
U - напруга електромережі, В;
сosφ = 1 - поправочний коефіцієнт поправки по фазі.
щільність струму
Для мідного кабелю з перетином сердечника 1 кв. мм среднее значение этого показателя варьируется в пределах от 6 до 10 А. По медной проводке с сечением 1 кв. мм может протекать ток, силой 6-10 А без перегрева или оплавления изоляционного покрытия. По стандартам ПЭУ, прибавляется 40 % запаса для защиты от возможного перегрева оболочек.
Нижняя граница в 6 А позволяет использовать проводку без ограничений по времени, верхняя, в 10 А – это допустимые значения кратковременных нагрузок на сеть. Возрастание силы тока до значения 12 А (большего за верхнюю границу для выбранного сечения) ведет к увеличению плотности тока, ее перегреву с последующим оплавлением защитной оболочки.
висновок
Самостоятельный расчет толщины требуемого для проводки кабеля легко осуществляется без посторонней помощи. Если в помещении есть распределительных щиток с разведением потребителей по группам мощности, а также нет каких-то особых сложных систем в монтаже, то ремонтные работы можно произвести без привлечения специалистов. Однако наличие повышенных показателей температурного режима, влажности или подведения электричества от одного автоматического выключателя требует помощи профессионалов.