Формула сечения кабеля


Как определить сечение кабеля (провода) по диаметру

По идее, диаметр проводников должен соответствовать заявленным параметрам. Например, если указано на маркировке, что кабель 3 x 2,5, значит сечение проводников должно быть именно 2,5 мм2. На деле получается, что отличаться реальный размер может на 20-30%, а иногда и больше. Чем это грозит? Перегревом или оплавлением изоляции со всеми вытекающими последствиями. Потому, перед покупкой, желательно узнать размер провода, чтобы определить его поперечное сечение. Как именно считать сечение провода по диаметру и будем выяснять дальше. 

Как и чем измерить диаметр провода (проволоки)

Для измерения диаметра провода подойдет штангенциркуль или микрометр любого типа (механический или электронный). С электронными работать проще, но они есть не у всех. Измерять надо саму жилу без изоляции, потому предварительно ее отодвиньте или снимите небольшой кусок. Это можно делать, если продавец разрешит. Если нет — купите небольшой кусок для тестирования и проводите измерения на нем. На очищенном от изоляции проводнике замеряете диаметр, после чего можно определить реальное сечение провода по найденным размерам.

Измерения диаметра провода микрометром более точные, чем механическим штангенциркулем

Какой измерительный прибор в данном случае лучше? Если говорить о механических моделях, то микрометр. У него точность измерений выше. Если говорить об электронных вариантов, то для наших целей они оба дают вполне достоверные результаты.

Если нет ни штангенциркуля, ни микрометра, захватите с собой отвертку и линейку. Придется зачищать довольно приличный кусок проводника, так что без покупки тестового образца на этот раз вряд ли обойдетесь. Итак, снимаете изоляцию с куска провода 5-10 см. Наматываете проволоку на цилиндрическую часть отвертки. Витки укладываете вплотную один к другому, без зазора. Все витки должны быть полными, то есть «хвосты» провода должны торчать в одном направлении — вверх или вниз, например.

Определение диаметра провода при помощи линейки

Количество витков не важно — около 10. Можно больше или меньше, просто на 10 делить проще. Витки считаете,  затем прикладываете полученную намотку к линейке, совместив начало первого витка с нулевой отметкой (как на фото). Измеряете длину участка, занятого проводом, потом его делите на количество витков. Получаете диаметр провода. Вот так все просто.

Например, посчитаем каков размер проволоки, изображенной на фото выше. Количество витков в данном случае — 11, занимают они 7,5 мм. Делим 7,5 на 11, получаем 0,68 мм. Это и будет диаметр данного провода. Далее можно искать сечение этого проводника.

Ищем сечение провода по диаметру: формула

Провода в кабеле имеют в поперечном сечении форму круга. Потому при расчетах пользуемся формулой площади круга. Ее можно найти используя радиус (половину измеренного диаметра) или диаметр (смотрите формулу).

Определяем сечение провода по диаметру: формула

Например, посчитаем площадь поперечного сечения проводника (проволоки) по размеру, рассчитанному ранее: 0,68 мм. Давайте сначала используем формулу с радиусом. Сначала находим радиус: делим диаметр на два. 0,68 мм / 2 = 0,34 мм. Далее эту цифру подставляем в формулу

S = π * R2 = 3,14 * 0,342 = 0,36 мм2 

Считать надо так: сначала возводим в квадрат 0,34, потом умножаем полученное значение на 3,14. Получили сечение данного провода 0,36 квадратных миллиметров. Это очень тонкий провод, который в силовых сетях не используется.

Давайте посчитаем сечение кабеля по диаметру, используя вторую часть формулы. Должно получиться точно такое же значение. Разница может быть в тысячные доли из-за разного округления.

S = π/4 * D2 = 3.14/4 * 0,682 = 0,785 * 0,4624 = 0,36 мм2

В данном случае делим число 3,14 на четыре, потом возводим диаметр в квадрат,  две полученные цифры перемножаем. Получаем аналогичное значение, как и должно быть. Теперь вы знаете, как узнать сечение кабеля по диаметру. Какая из этих формул вам удобнее, ту и используйте. Разницы нет.

Таблица соответствия диаметров проводов и их площадь сечения

Проводить расчеты в магазине или на рынке не всегда хочется или есть возможность. Чтобы не тратить время на расчеты или не ошибиться, можно воспользоваться таблицей соответствия диаметров и сечений проводов, в которой есть наиболее распространенные (нормативные) размеры. Ее можно переписать, распечатать и захватить с собой.

Диаметр проводника Сечение проводника
0,8 мм0,5 мм2
0,98 мм0,75 мм2
1,13 мм1 мм2
1,38 мм1,5 мм2
1,6 мм2,0 мм2
1,78 мм2,5 мм2
2,26 мм 4,0 мм2
2,76 мм6,0 мм2
3,57 мм10,0 мм2
4,51 мм16,0 мм2
5,64 мм25,0 мм2

Как работать с этой таблицей? Как правило, на кабелях есть маркировка или бирка, на которой указаны его параметры. Там указывается маркировка кабеля, количество жил и их сечение. Например, ВВНГ 2х4. Нас интересуют параметры жилы а это цифры, которые стоят после знака «х». В данном случае заявлено, что есть два проводника, имеющих поперечное сечение 4 мм2. Вот и будем проверять, соответствует ли эта информация действительности.

Чтобы проверить, проводите измерение диаметра любым из описанных методов, после сверяетесь с таблицей. В ней указано, что при таком сечении в четыре квадратных миллиметра, размер провода должен быть 2,26 мм. Если измерения у вас такие же или очень близкие (погрешность измерений существует, так как приборы неидеальные), все нормально, можно данный кабель покупать.

Заявленные размеры далеко не всегда соответствуют реальным

Но намного чаще фактический диаметр проводников значительно меньше заявленного. Тогда у вас два пути: искать провод другого производителя или взять большего сечения. За него, конечно, придется переплатить, но первый вариант потребует достаточно большого промежутка времени, да и не факт, что вам удастся найти соответствующий ГОСТу кабель.

Второй вариант потребует больше денег, так как цена существенно зависит от заявленного сечения. Хотя, не факт — хороший кабель, сделанный по всем нормам, может стоит еще дороже. Это и понятно — расходы меди, а, часто, и на изоляцию, при соблюдении технологии и стандартов — значительно больше. Потому производители и хитрят, уменьшая диаметр проводов — чтобы снизить цену. Но такая экономия может обернуться бедой. Так что обязательно проводите измерения перед покупкой. Даже и проверенных поставщиков.

И еще: осмотрите и пощупайте изоляцию. Она должна быть толстой, сплошной, иметь одинаковую толщину. Если кроме изменения диаметра еще и с изоляцией проблемы — ищите кабель другого производителя. Вообще, желательно найти продукцию, отвечающую требованиям ГОСТа, а не сделанную по ТУ. В этом случае есть надежда на то, что кабель или провод буде служить долго и без проблем. Сегодня это сделать непросто, но если вы разводите проводку в доме или подключаете электричество от столба, качество очень важно. Потому, стоит, наверное, поискать.

Как определить сечение многожильного провода

Иногда проводники используются многожильные — состоящие из множества одинаковых тонких проволочек. Как посчитать сечение провода по диаметру в этом случае? Да точно также. Проводите измерения/вычисления для одной проволоки, считаете их количество в пучке, потом умножаете на это число. Вот вы и узнаете площадь поперечного сечения многожильного провода.

Сечение многожильного провода считается аналогично

stroychik.ru

Как можно узнать сечение кабеля по диаметру жилы

Каждый из нас хоть раз в жизни прошел через ремонт. В процессе ремонта приходится делать монтаж и замену электропроводки, ведь она приходит в негодность при длительной эксплуатации. К сожалению, на рынке сегодня можно встретить очень много некачественной кабельно-проводниковой продукции. За счет различных способов удешевления товара страдает его качество. Заводы-изготовители занижают толщину изоляции и сечение кабеля в процессе производства.

Один из способов удешевления − использование для изготовления токопроводящей жилы материалов низкого качества. Некоторые производители добавляют дешевые примеси при изготовлении проводов. За счет этого токопроводность провода снижается, а, значит, качество продукции оставляет желать лучшего.

Кроме того, заявленные характеристики проводов (кабелей) уменьшаются из-за заниженного сечения. Все уловки изготовителя приводят к тому, что в продаже появляется все больше некачественной продукции. Поэтому стоит отдавать предпочтение той кабельной продукции, которая имеет подтверждение качества в виде сертификатов.

Цена качественного кабеля – это единственный, и, пожалуй, главный недостаток, который перечеркивает массу достоинств этого изделия. Медное кабельно-проводниковое изделие, которое выпущено по ГОСТу, имеет заявленное сечение проводника, требуемые по ГОСТу состав и толщину оболочки и медной жилы, произведено с соблюдением всех технологий, будет стоить дороже той продукции, которая выпускалась в кустарных условиях. Как правило, в последнем варианте можно найти массу недостатков: заниженное сечение в 1,3-1,5 раза, придание жилам цвета за счет стальки с добавлением меди.

Покупатели опираются на цену при выборе товара. На поиске низкой цены сконцентрировано основное внимание. И многие из нас даже не в силах назвать производителя, не говоря уже о качестве кабеля. Нам важнее, что мы нашли кабель с нужной маркировкой, например, ВВГп3х1,5, а качество изделия нас не интересует.

Поэтому чтобы не попасть на брак в данной статье рассмотрим несколько способов, как можно определить сечение кабеля по диаметру жилы. В сегодняшнем мануале я покажу, как такие расчеты можно произвести и с помощью высокоточных измерительных инструментов, так и без них.

Проводим расчет сечения провода по диаметру

В последнее десятилетие особенно заметно снизилось качество выпускаемой кабельной продукции. Больше всего страдает сопротивление - сечения провода. На форуме я часто замечал, что народ недоволен подобными изменениями. И продолжаться это будет до тех пор, пока на это наглое воровство изготовителя не начнут реагировать.

Со мной произошел аналогичный случай. Мною было куплено метра два провода маркировки ВВГнг 3х2,5 кв. миллиметра. Первое что мне бросилось в глаза, это очень тонкий диаметр. Я подумал, что, скорее всего, мне подсунули провод меньшего сечения. Еще больше удивился, когда увидел надпись на изоляции ВВГнг 3х2.5 кв.мм.

Опытному электрику, ежедневно сталкивающемуся с проводами, легко определить «на глаз» сечение кабеля или провода. Но порой даже профессионал делает это с трудом, не говоря уже о новичках. Сделать расчет сечения провода по диаметру – это важная задача, которую нужно решить прямо в магазине. Поверьте, эта минимальная проверка обойдется вам дешевле и проще, чем восстановление ущерба от возгорания, которое может возникнуть из-за короткого замыкания.

Вы наверное спросите зачем необходимо проводить расчет сечения кабеля по диаметру? Ведь в магазине любой продавец подскажет, какой провод вы должны купить под вашу нагрузку, тем более на проводах есть надписи, на которых указано количество жил и сечение. Что тут сложного рассчитал нагрузку, купил провод, сделал электромонтаж. Однако не все так просто.

Порой на бухте провода или кабеля и вовсе нет бирки, на которой указаны технические характеристики. Скорее всего, эта та ситуация, о которой я рассказывал выше, − несоответствие проводниковой и кабельной продукции требованиям современных ГОСТов.

Чтобы никогда не становиться жертвой обмана, настоятельно рекомендую вам научиться определять сечение провода по диаметру самостоятельно.

Заниженное сечение провода - в чем опасность?

Итак, рассмотрим опасности, которые поджидают нас при использовании в быту проводов низкого качества. Понятно, что токовые характеристики токоведущих жил снижаются прямо пропорционально уменьшению их сечения. Нагрузочная способность провода из-за заниженного сечения падает. Согласно стандартам рассчитан ток, который может пропустить через себя провод. Он не разрушится, если по нему пройдет меньший ток.

Сопротивление между жилами уменьшается, если слой изоляции более тонкий, чем требуется. Тогда в аварийной ситуации при повышении питающего напряжения в изоляции может возникнуть пробой. Если наряду с этим сама жила имеет заниженное сечение, то есть не может пропустить тот ток, который по стандартам она должна пропускать, тонкая изоляция начинает постепенно расплавляться. Все эти факторы неизбежно приведут к короткому замыканию, а потом и к пожару. Пожар возникает от искр, появляющихся в момент короткого замыкания.

Приведу пример: трехжильный медный провод (например, сечением 2,5 кв. мм.) согласно нормативной документации может длительно пропускать через себя 27А, обычно, считают 25А.

Но попадающиеся мне в руки провода, выпущенные согласно ТУ, на самом деле имеют сечение от 1,8 кв. мм. до 2 кв. мм. (это при заявленном 2.5 кв.мм.). Исходя из нормативной документации провод сечением 2 кв. мм. может длительно пропускать ток 19А.

Поэтому случись такая ситуация, что по выбранному вами проводу, который якобы имеет сечение 2,5 кв. мм., потечет рассчитанный на такое сечение ток, провод перегреется. А при длительном воздействии произойдет оплавление изоляции, затем и короткое замыкание. Контактные соединения (например, в розетке) очень быстро разрушаться, если такие перегрузки будут происходить регулярно. Поэтому сама розетка, а также вилки бытовых приборов также могут подвергнуться оплавлению.

А теперь представьте последствия всего этого! Особенно обидно, когда сделан красивый ремонт, установлена новая техника, например, кондиционер, электрический духовой шкаф, варочная панель, стиральная машинка, электрический чайник, микроволновка. И вот вы поставили печься булочки в духовку, запустили стиральную машину, включили чайник, да еще и кондиционер, так как стало жарко. Этих включенных приборов достаточно, чтобы пошел дым из распределительных коробок и розеток.

Потом вы услышите хлопок, который сопровождается вспышкой. А после этого пропадет электричество. Все еще хорошо закончится, если у вас имеются защитные автоматы. А если они низкого качества? Тогда хлопком и вспышкой вы не отделаетесь. Начнется пожар, который сопровождается искрами от проводки, горящей в стене. Проводка будет гореть в любом случае, даже если она замурована наглухо под плиткой.

Описанная мной картина дает ясно понять, насколько ответственно нужно выбирать провода. Ведь вы будете использовать их в своем жилище. Вот что значит, следовать не ГОСТам, а ТУ.

Формула сечения провода по диаметру

Итак, хотелось бы подвести итог всему вышесказанному. Если среди вас есть те, кто не читал статью до этого абзаца, а просто перепрыгнул, повторюсь. На кабельной и проводниковой продукции зачастую отсутствует информация о нормах, согласно которым она изготавливалась. Поинтересуйтесь у продавца, по ГОСТ или по ТУ. Продавцы порой и сами не могут ответить на этот вопрос.

Можно смело утверждать, что провода, изготовленные по ТУ, в 99,9 % случаев имеют не только заниженное сечение токоведущих жил (на 10−30%), но и меньший допустимый ток. Также в таких изделиях вы обнаружите тонкую внешнюю и внутреннюю изоляцию.

Если вы обошли все магазины, а проводов, выпущенных по ГОСТ, так и не нашли, то берите провод с запасом +1 (если он выпущен по ТУ). Например, вам нужен провод 1,5 кв. мм., тогда следует брать 2,5 кв. мм. (выпущенный то ТУ). На практике его сечение окажется равным 1,7-2,1 кв. мм.

Благодаря запасу сечения обеспечится запас по току, то есть нагрузка может быть немного превышена. Тем лучше для вас. Если же вам нужен провод сечением 2,5 кв. мм., то возьмите с сечением 4 кв. мм., так как его реальное сечение будет равно 3 кв.мм.

Итак вернемся к нашему вопросу. Проводник имеет поперечное сечение в виде круга. Наверняка, вы помните, что в геометрии площадь круга рассчитывается по конкретной формуле. В эту формулу достаточно подставить полученное значение диаметра. Сделав все расчеты, вы получите сечение провода.

Это и есть формула для расчета сечения провода по диаметру, которую многие почему то боятся. К примеру, вы провели измерения диаметра жилы и получили значение 1,8 мм. Подставив это число в формулу, получим следующее выражение: (3.14/4)*(1.8)2=2,54 кв. мм. Значит, провод, диаметр жилы которого вы измеряли, имеет сечение 2,5 кв.мм.

Расчет монолитной жилы

Когда вы идете в магазин за проводом, возьмите с собой микрометр или штангенциркуль. Последний более распространен в качестве измерительного прибора сечения провода.

Скажу сразу расчет сечения кабеля по диаметру в данной статье я буду выполнять для кабеля ВВГнг 3*2.5 мм2 трех разных фирм производителей. То есть суть всей работы будет разбита на три этапа (это только для монолитного провода). Посмотрим что получится.

Чтобы узнать сечение провода (кабеля), состоящего из одной проволоки (монолитная жила), необходимо взять обычный штангенциркуль или микрометр и сделать замер диаметра жилы провода (без изоляции).

Для этого нужно предварительно очистить небольшой участок измеряемого провода от изоляции, а потом уже приступить к измерению токоведущей жилы. Другими словами, берем одну жилу и снимаем изоляцию, а затем измеряем диаметр этой жилы штангенциркулем.

Пример №1. Кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 (производитель неизвестен). Общее впечатление - сечение показалось сразу маловато, поэтому и взял для опыта.

Снимаем изоляцию, меряем штангенциркулем. У меня получилось диаметр жилы равен 1.5 мм. (маловато однако).

Теперь возвращаемся к нашей вышеописанной формуле и подставляем в нее полученные данные.

Имеем:

Получается фактическое сечение составляет 1.76 мм2 вместо заявленного 2.5 мм2.

Пример №2. Кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 (производитель «Азовкабель»). Общее впечатление - сечение вроде бы нормальное, изоляция тоже хорошая, плотная с виду не экономили на материалах.

Делаем все аналогично, снимаем изоляцию, меряем, получаем следующие цифры: диаметр - 1.7 мм.

Подставляем в нашу формулу для расчета сечения по диаметру, получаем:

Фактическое сечение составляет 2.26 мм2.

Пример №3. Итак остался последний пример кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 производитель неизвестен. Общее впечатление - сечение также показалось заниженным, изоляция вообще голыми руками снимается (прочности ни какой).

В этот раз диаметр жилы составил 1.6 мм.

Фактическое сечение составляет 2.00 мм2.

Также хотелось бы добавить в сегодняшний мануал как определить сечение провода по диаметру при помощи штангенциркуля еще один пример, кабель ВВГ 2*1.5 (как раз завалялся кусок). Просто захотелось сравнить, сечения 1.5-го формата тоже занижают.

Проделываем все тоже самое: снимаем изоляцию, берем штангенциркуль. Получилось диаметр жилы 1.2 мм.

Фактическое сечение составляет 1.13 мм2 (вместо заявленных 1.5 мм2).

Расчет без штангенциркуля

Этот способ расчета применяется для нахождения сечения провода с одной жилой. При этом измерительные инструменты не используются. Бесспорно, применение штангенциркуля или микрометра для этих целей считается самым оптимальным. Но ведь эти инструменты не всегда есть в наличии.

В таком случае найдите предмет цилиндрической формы. Например, обычную отвертку. Берем любую жилу в кабеле, длина произвольная. Снимаем изоляцию, чтобы жила была полностью чистой. Наматываем оголенную жилу провода на отвертку или же карандаш. Измерение будет тем точнее, чем больше витков вы сделаете.

Все витки должны располагаться как можно более плотно друг к другу, чтобы не было зазоров. Подсчитываем, сколько витков получилось. Я насчитал 16 витков. Теперь нужно измерять длину намотки. У меня получилось 25 мм. Делим длину намотки на число витков.

  1. L - длина намотки, мм;
  2. N - количество полных витков;
  3. D - диаметр жилы.

Полученное значение является диаметром провода. Для нахождения сечения пользуемся выше описанной формулой. D = 25/16 = 1.56 мм2. S = (3.14/4)*(1.56)2 = 1.91 мм2. Получается при измерении штангенциркулем сечение составляет 1.76 мм2, а при измерении линейкой 1.91 мм2 - ну погрешность есть погрешность.

Как определить сечение многожильного провода

В основе расчета лежит тот же принцип. Но если вы будете измерять диаметр сразу всех проволочек, из которых состоит жила, то рассчитаете сечение неправильно, ведь между проволочками есть воздушный зазор.

Поэтому сначала нужно распушить жилу провода (кабеля) и посчитать количество проволочек. Теперь по вышеописанному способу необходимо измерять диаметр одной жилки.

К примеру, у нас есть провод, состоящий из 27 жилок. Зная, что диаметр одной жилки составляет 0,2 мм, мы можем определить сечение этой жилки, используя все то же выражение для расчета площади круга. Полученное значение необходимо умножить на количество жилок в пучке. Так можно узнать сечение всего многожильного провода.

В качестве многожильного провода ПВС 3*1.5. В одном проводе 27 отдельных жилок. Берем штангенциркуль меряем диаметр, у меня получилось диаметр составляет 0.2 мм.

Теперь нужно определить поперечное сечение этой жилки, для этого используем все туже формулу. S1 = (3.14/4)*(0.2)2 = 0.0314 мм2 - это сечение одной жилки. Теперь умножаем это число на количество жил в проводе: S = 0.0314*27= 0.85 мм2.

Друзья предлагаю в данной теме «как рассчитать сечение кабеля по диаметру» так сказать хвастаться рекордами у кого какие измерения получились: например у меня максимум что попадалось кабеля ВВГ-Пнг 3х2,5 фактическое сечение 1,7 кв.мм (занижено на – 32 %).

electricvdome.ru

Расчёт сечения провода по диаметру

Основным и самым распространённым способом передачи электроэнергии к потребителю является электрический провод и электрический кабель. Электрический провод и электрический кабель – это электротехническое изделие, состоящее из металлической токопроводящей жилы или нескольких жил. Каждая жила помещена в электрическую изоляцию. Все изолированные жилы провода или электрического кабеля помещаются в общую изоляцию.

В настоящее время промышленностью выпускаются самые разнообразные электрические провода и электрические кабели. Кабели и провода в основном бывают медные и алюминиевые, т.е. состав жил кабеля или провода – медь или алюминий.

Электрические кабели и провода бывают одножильные и многожильные. Жила кабеля или провода может быть как однопроволочная (монолитная), так и многопроволочная. Жилы изготавливаются в основном круглой формы, однако нередко у электрических кабелей большого сечения форма многопроволочной жилы может быть выполнена в виде треугольника. Сегодня мы расскадем как сделать расчет сечения провода по диаметру.

Маркировка электрического кабеля (провода)

Существует стандартный ряд сечений жил проводов и электрических кабелей, которые применяются. Это 1мм2; 1,5мм2; 2,5мм2; 4мм2; 6мм2; 8мм2; 10мм2 и т.д. Тип, сечение и количество жил указывается либо на бирке, идущей в комплекте с кабелем или проводом, либо на самом изделии. Например, маркировка часто наносится на общую изоляцию кабеля и провода. Также технические данные электрических проводников указываются и в паспорте изделия.

Допустим, в наличии имеется кабель ВВГнг 3х2,5. Расшифровывается данная маркировка достаточно просто: кабель медный с ПВХ изоляцией, в ПВХ оболочке, не горючий, количество жил равно трём, сечение каждой жилы равно 2,5мм2. Если в начале маркировки будет стоять буква «А», т.е. тип кабеля будет АВВГ, то это значит, что жилы у кабеля алюминиевые.

По маркировке провода также можно узнать не только тип самого провода, но также количество и сечение токопроводящих жил. Например, провод ПВС 3х1,5. Расшифровка следующая: провод с ПВХ изоляцией и в ПВХ оболочке, соединительный. Количество жил также три, а сечение каждой жилы равно 1,5мм2.

Сечение проводника

У каждой жилы провода и кабеля своё сечение. Оно может быть как совсем малым (1мм2 и менее), так и очень большим (95мм2 и более). Сечение жилы влияет на способность длительно и кратковременно выдерживать электрический ток определённой величины. Чем больше сечение жилы, тем больший ток она способна выдержать в течение практически неограниченного времени.

Неправильно выбранное сечение при проектировании может в дальнейшем стать причиной перегрева проводника, повреждения (разрушения) его изоляции в процессе большого нагрева, вследствие чего может произойти короткое замыкание и, как следствие, возникновение возгорания и пожара.

Несоответствие сечения

Не всегда причиной перегрева кабеля или провода в процессе эксплуатации может быть неправильный расчёт сечения. Как часто бывает на практике, причина очень проста. Не все производители кабельно-проводниковой продукции добросовестно относятся к качеству выпускаемых изделий. Дело в том, что очень часто сечение выпускаемых кабелей и проводов фактически занижено, т.е. не соответствует заявленному значению.

Чтобы избежать покупки электрического кабеля или провода с заниженным сечением, необходимо сначала визуально оценить его фактическое сечение. Практически любой специалист в области электрики способен «на глаз» определить сечение проводника. Но когда этого недостаточно, то профессионал может самостоятельно рассчитать площадь поперечного сечения электрического проводника. Расчёт сечения производится по обычной математической формуле:

S = π*D2/4 – формула №1

или

S = π*R2 – формула №2

где: π – математическая постоянная, которая всегда равна примерно 3,14;

        R – радиус провода;

        D – диаметр провода.

Радиус равен половине диаметра:

R = D/2 – формула №3

Расчёт фактического сечения электрического проводника

Зная формулу расчёта сечения проводника, можно рассчитать его фактическое значение и узнать, насколько занижена или завышена (что бывает редко) производителем заявленная величина сечения.

Однопроволочная (монолитная жила)

Для того чтобы самостоятельно рассчитать сечение жилы провода или кабеля, необходим штангенциркуль и возможно калькулятор.

Для начала необходимо с жилы провода или с жилы электрического кабеля снять слой изоляции, чтобы оголить саму жилу. Затем штангенциркулем измеряется диаметр жилы. Т.к. жила монолитная, то замер будет всего лишь один. После замера диаметра жилы, необходимо подставить значение диаметра (радиуса) в одну из вышеуказанных формул.

Пример №1

Допустим, на кабеле или проводе заявленное сечение жилы 2,5мм2. При замере диаметр жилы оказался равен 1,7мм. Подставляя значение в формулу №1, получим:

S = 3,14*1,72/4 = 2,26865 ≈ 2,3мм2

Расчёт по формуле №1 показал, что сечение жилы от стандартного значения занижено на 0,2мм2.

Теперь рассчитаем фактическое значение сечения по формуле №2, но для начала определим по формуле №3 радиус:

R = 1,7/2 = 0,85мм

Подставляем значение радиуса в формулу №2 и получаем:

S = 3,14*0,852 = 2,26865 ≈ 2,3мм

Расчёт по второй формуле оказался аналогичным расчёту по первой. Т.е. сечение жилы кабеля оказалось заниженным на 0,2мм2.

Пример №2

Допустим, диаметр жилы при измерении штангенциркулем оказался равен 1,8мм. Подставляя данное значение в формулу №1, получаем:

S = 3,14*1,82/4 = 2,5434 ≈ 2,5мм2

Т.е. фактическое сечение составило 2,5мм2, что в принципе соответствует стандартной величине.

Многопроволочная жила

Если определять сечение многопроволочной жилы, то нельзя производить замер диаметра по методу монолитной жилы, т.к. расчёт будет с большой погрешностью. Для определения сечения многопроволочной жилы, необходимо произвести замер диаметра каждой отдельной проволоки в жиле.

Если общее сечение жилы достаточно велико, то замер каждой проволоки вполне возможен, т.к. диаметр реально замерить штангенциркулем. Но если многопроволочная жила имеет малое сечение, то определить диаметр каждой проволоки очень проблематично ввиду тонкости проводника.

aquagroup.ru

Расчёт сечения кабеля: как рассчитать по току и мощности

Течение тока по проводнику можно сравнить с потоком реки по трубе. Неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками.

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации. Общий ход вычислений:

P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.

P1,P2,PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

Реактивная и активная мощность электроприбора

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с  реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД,  в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид. К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты. Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I

где

P – мощность в Вт

U – напряжение в В

I – сила тока в А

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока I и напряжения U имеют устройства с активным видом нагрузки

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной. Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке. Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ. Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Pр / cosφ

где

Pр – реактивная мощность в Вт

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200Вт и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200 / 0,7 = 1714Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Коэффициенты одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию. Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей. Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Расчет сечения проводов геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника. В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m

где:

S – площадь жилы в мм2

R – радиус жилы в мм

D – диаметр жилы в мм

h, m – ширина и высота соответственно в мм

π — число пи, равное 3,14

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D2/1,27

где

N – число проволочек в жиле

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Пример расчета сечения по мощности

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220В и имеют запитку от одной ветки.

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000Вт = 8кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6мм2. Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3мм и 2,8мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Формулы для расчета силы тока

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/Uл

где

I — cила тока принимается в амперах

P — мощность в ваттах

Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным. Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

Uл = U * cosφ в случае однофазного напряжения

Uл = U * √3 *cosφ в случае трехфазного напряжения

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

Uл = 220В для однофазного напряжения

Uл = 380В для трехфазного напряжения

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J

где

I – суммарная сила тока в амперах

I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах

K – коэффициент одновременности.

J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы. Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление. При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку.

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Следующие две таблицы показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле

Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.

Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле

Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица.

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников

Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)

Расчет и выбор медных жил до 6мм2 или алюминиевых до 10мм2 ведется как для длительного тока. В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Тпв

где

Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла. Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

Пример расчета сечения проводника по току

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

Iтех = 35700 / 220 = 162А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 14300 / 380 = 38А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

Iтех = 162 / 3 = 54А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 38 + 54 = 92А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115А соответствует сечение жилы 16мм2.

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения. Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения. Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S

Uпад = I * R

U% = (Uпад / Uлин) * 100

где

2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам

R – сопротивление проводника, Ом

ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м

S – сечение проводника, мм2

Uпад – напряжение падения, В

U% — падение напряжения по отношению к Uлин,%

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7кВт. Длина провода 20м.

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Решение:

Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47Ом

Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:

I = 7000 / 220 = 31.8А

Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:

Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95В

Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Полезное видео по теме

Расчет сечения проводника по формулам:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.

На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.

sovet-ingenera.com


Смотрите также