Як розрахувати перетин електричного кабелю

Як підібрати кабель для підключення побутових приладів самостійно, забезпечивши безпеку проводки, і при цьому не переплативши? Чим керуватися при виборі і як розрахувати перетин кабелю для групи споживачів? Про це ви зможете дізнатися з цієї статті.

Перетин кабелю - це площа поперечного перерізу струмоведучих жили. У більшості випадків зріз жили кабелю круглий, і площа його перерізу можна обчислити за формулою площі круга. Але, з огляду на різноманіття форм кабелів, для опису його головною фізичної характеристики застосовується не лінійний розмір, а саме величина площі поперечного перерізу. Дана характеристика у всіх країнах стандартизована. У нашій країні вона регулюється ПУЕ «Правила улаштування електроустановок».

Для чого необхідно підбирати перетин кабелю

Правильний підбір перерізу кабелю - це, перш за все, ваша безпека. У разі якщо кабель не витримує струмовий навантаження, відбувається його перегрів, оплавлення ізоляції, і, як результат, може виникнути коротке замикання і пожежа.

Як же підібрати кабель потрібного перетину, при цьому уникнувши випадків, коли при одночасному включенні декількох приладів з'являється запах плавиться ізоляції, і не переплачувати зайві гроші, використовуючи дроти з великим запасом?

Для електропостачання житлових приміщень застосовуються два основних види кабелів: мідні і алюмінієві. Мідь більш дорогий матеріал, в порівнянні з алюмінієм. Але в сучасній проводці перевага віддається саме їй. Алюміній володіє більш високим внутрішнім опором і є крихким металом, який швидко окислюється. Мідь - гнучкий матеріал, менш схильний до окислення. Останнім часом алюмінієві кабелі застосовуються виключно для відновлення проводки в будівлях радянських часів.

Для попереднього підбору необхідного перетину мідного кабелю прийнято вважати, що кабель перетином 1 мм 2 може пропустити через себе електричний струм до 10 А. Однак далі ви переконаєтеся, що таке співвідношення годиться виключно для підбору перетину «на око», і справедливо для перетинів не більше 6 мм 2 (користуючись запропонованим співвідношенням, струм до 60 А). Електричного кабелю такого розтину цілком достатньо для введення фази в стандартну трикімнатну квартиру.

Більшість електриків застосовують кабелі наступних перетинів для підведення електрики до внутрішньобудинкових споживачам:

• 0,5 мм 2 - точкові світильники;
• 1,5 мм 2 - основне освітлення;
• 2,5 мм 2 - розетки.

Однак це прийнятно для побутового споживання, за умови, що кожен електроприлад живиться від своєї розетки, без використання двійників, трійників і подовжувачів.

Більш правильним буде при підборі кабелю скористатися спеціальними таблицями, які дозволяють підібрати переріз, виходячи з відомої потужності електроприладу (кВт), або по струмового навантаження (А). Струмовий навантаження в даному випадку є більш важливою характеристикою, оскільки навантаження в амперах завжди вказується на одну фазу, тоді як при однофазному споживанні (220 В) навантаження в кіловатах буде вказуватися по одній фазі, а при трифазному - сумарно за всіма трьома фазами.

При підборі перетину кабелю необхідно враховувати тип проводки: зовнішня або прихована. Це пов'язано з тим, що при прихованій проводці тепловіддача дроти зменшується, в наслідок чого відбувається більш інтенсивний нагрів кабелю. Тому для прихованої проводки застосовуються кабелі з площею поперечного перерізу приблизно на 30% більше, ніж при відкритій.

Таблиця для вибору площі перетину жили мідного кабелю при відкритій і прихованій проводці:

S - площа поперечного перерізу кабелю (мм 2), I - струмовий навантаження (А), Р - сумарна потужність електрообладнання (кВт).

Також необхідно проводити коректування при підборі перетину кабелю, враховуючи його довжину. Для цього, підібравши перетин кабелю з таблиці по силі струму, розрахуємо його опір з урахуванням довжини за формулою:

• де R - опір проводу, Ом;
• p - питомий опір матеріалу, Ом⋅мм 2 / м (для міді - 0,0175, для алюмінію - 0,0281);
• L - довжина кабелю, м;
• S - площа поперечного перерізу кабелю, мм 2.

За цією формулою можна отримати опір однієї жили кабелю. Оскільки струм приходить по одній жилі, а повертається за іншою, щоб отримати величину опору кабелю необхідно опір його жили помножити на два:

Далі необхідно зробити розрахунок втрат напруги:

• де dU - втрати напруги, Вт;
• I - сила струму, А;
• Rобщ - розрахований опір кабелю, Ом.

Якщо підбір перерізу кабелю проводився за сумарною потужністю обладнання і сила струму не відома, можна її обчислити за формулою:

для однофазної мережі (220 В): I = P / U ⋅ cos φ

для трифазної мережі (380 В): I = P / 1,732 ⋅ U ⋅ cos φ

• де Р - сумарна використовувана потужність електрообладнання (Вт),
• U - напруга (В),
• cos φ = 1 (для побутових умов) і cos φ = 1,3 (для потужних електричних приладів).

Далі розраховуємо втрати в процентному співвідношенні: (dU / U) ⋅ 100%.

Якщо отримане значення не перевищує 5%, то перетин кабелю з урахуванням його довжини підібрано вірно. Якщо ж перевищує, необхідно підібрати по таблиці кабель більшого перетину (наступний за низкою) і знову зробити розрахунок.

Дані таблиці застосовні для кабелів у гумовій і пластмасовій ізоляції, підібраний відповідно до них кабель по перетину буде ефективно працювати, якщо він зроблений відповідно до Держстандарту.

Підбір кабелю для групи споживачів

Для підбору перетину кабелю для групи споживачів (наприклад, ввідного кабелю в квартиру) можна скористатися формулою для визначення допустимого струмового навантаження. Розрахуємо струмовий навантаження для мережі 220 В, яка часто застосовується в побутовому електропостачанні:

I = P ⋅ K / U ⋅ cos φ

• де Р - сумарна використовувана потужність електрообладнання (Вт), U - напруга (В), К - коефіцієнт обліку одночасного включення приладів (приймається рівним 0,75);
• cos φ = 1 (для побутових умов) і cos φ = 1,3 (для потужних електричних приладів).

Розрахувавши допустиму струмовий навантаження для групи споживачів, можна, використовуючи наведені вище таблиці, підібрати кабель необхідного перетину. Якщо передбачається тривале одночасне включення всіх можливих споживачів (наприклад, електричне опалення), розрахунок допустимого струмового навантаження необхідно проводити без урахування коефіцієнта К.

Приклад підбору кабелю для побутового бойлера

Виходячи з усього вищесказаного, спробуємо розрахувати і підібрати мідний кабель необхідного перетину для однофазного електричного бойлера, з нагрівальним елементом потужністю 2,0 кВт за умови, що прокладка кабелю до нього буде здійснена в коробі. Довжина кабелю становитиме 10 метрів.

З таблиці видно, що близьке за потужністю є значення 3,0 кВт, якому відповідав би величина поперечного перерізу кабелю 1 мм 2. Проведемо розрахунок з урахуванням довжини кабелю.

Розрахуємо опір жили кабелю: R = 0,0175 Ом⋅мм 2 / м ⋅ 10 м / 1 мм 2 = 0,175 Ом.

Загальний опір кабелю: Rобщ = 2 ⋅ R = 0,35 Ом.

Розраховуємо втрати напруги: dU = 9,09 А ⋅ 0,35 Ом = 3,18 В.

Розраховуємо втрати в процентному співвідношенні: (3,18 В / 220 В) ⋅ 100% = 1,45% (не перевищує 5%).

Кабель перерізом 1 мм 2 підходить для підключення зазначеного в прикладі електробойлера.

Часто виробники в інструкції до обладнання вказують необхідну площу перерізу кабелю для свого обладнання. У разі якщо є така вказівка, необхідно його дотримуватися.

Олександр Кривицький, рмнт.ру

story: view | electrical: - | 1.2149 | 57