Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению
Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:
из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.
При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.
Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников
Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.
Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:
- удельного сопротивления материала – ρ;
- длины отрезка проводника – l;
- площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.
Все четыре параметра связывает следующее соотношение:
очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.
Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).
Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.
Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.
Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.
Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.
Остались вопросы?
Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.
На что влияет сечение провода
Правильно вывести величину токов можно по уровню мощности потребителей, указанной в паспорте, а затем пользуясь формулой Р/220 = I, вычислить результат. Необходимо также учитывать суммарную величину токов потребителей, подключенных к сети, и соотношение двух других параметров – токовой нагрузки и сечения:
У медного провода 10А на мм2;
У алюминиевого провода 8А на мм2.
Указанных величин достаточно, чтобы определить, подходит ли провод для использования в открытой сети, или требуется выбрать продукт с другим сечением.
Если речь идет о скрытой проводке (например, когда монтаж проводят в стене или трубке), выше приведенные значения уменьшаются путем умножения на коэффициент 0,8. Следует учесть, что для установки силовой проводки открытого типа чаще используют провод сечением от 4 мм2 и выше, поскольку только в этом случае он обладает достаточной механической прочностью.
Приведенные выше данные легко запомнить, и этого в большинстве случаев достаточно, чтобы соблюсти высокую точность при выборе проводов для эксплуатации на конкретных участках сети. Когда работа требует исключительной точности, необходимо учитывать, какую токовую нагрузку медные провода и кабели способны выдержать длительное время (данные приведены ниже).
В таблице приведены значения мощности, токов, сечения, которые помогут правильно выбрать защитные средства, кабельно-проводниковые материал и электрооборудование.
Медные жилы, проводов и кабелей
Медные жилы, проводов и кабелей
токопроводящей жилы,
Напряжение, 220 В
Напряжение, 380 В
мощность, кВт
мощность, кВт
Алюминиевые жилы, проводов и кабелей
Алюминивые жилы, проводов и кабелей
токопроводящей жилы,
Напряжение, 220 В
Напряжение, 380 В
мощность, кВт
мощность, кВт
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Ток, А для проводов, проложенных
Сечение токопроводящей жилы, мм
в одной трубе
двух, одно- жильных
трех, одно- жильных
четырех, одно- жильных
одного, двух- жильного
одного, трех- жильного
Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Ток, А, для проводов, проложенных
в одной трубе
токопроводящей жилы, мм
двух, одно- жильных
трех, одно- жильных
четырех, одно- жильных
одного, двух- жильного
Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами
Ток», А, дпя проводов и кабелей
одножильных
двухжильных
трехжильных
при прокладке
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных.
Ток», А, дпя проводов и кабелей
одножильных
двухжильных
трехжильных
токопроводящей
при прокладке
В научной практике и теории уделяется много внимания такому значению, как площадь и диаметр поперечного сечения провода. Рассчитать величину достаточно просто. Если известен диаметр (для его измерения используют штангенциркуль), остается вставить цифры в готовую формулу:
S = π (D/2)2, где:
π – это константа со значением 3,14,
D (мм) – диаметр токопроводящей жилы (его мы измерили прибором),
S (мм2) — площадь сечения.
Упрощенный вид формулы выглядит следующим образом: 0,8 D² = S. Для получения более точного результата площадь вычисляют, используя другое значение коэффициента, а именно π (1/2)2 = 0,785.
Примерно 90% электромонтажных работ сегодня выполняют с помощью медного провода. По сравнению с алюминиевым он имеет продолжительный срок службы, способен проводить ток большей величины при одинаковой толщине и более удобен в монтаже. Недостаток медного провода заключается в высокой цене, причем чем выше сечение, тем стоимость дороже, поэтому использование меди становится невыгодным с финансовой точки зрения. На практике вопрос с выбором решается следующим образом: если значение тока выше 50 Ампер, вместо меди используют алюминий, точнее – кабель с толщиной алюминиевой жилы 10 мм2.
Величину – площадь сечения провода – измеряют в миллиметрах в квадрате. Чаще всего при выполнении разного рода электромонтажных работ берут провода сечением 0,75; 1,5; 2,5 и 4мм2. В некоторых странах, например, в США, пользуются системой измерения толщины провода AWG. Существует специальная сводная таблица, где приводится сравнение параметров.
Как выбрать площадь сечения провода
Существует 3 главных правила, от которых следует отталкиваться при выборе сечения (толщины):
1. Площади должно быть достаточно для беспрепятственного прохождения тока. Это означает, что в рабочем состоянии провод не должен нагреваться выше температуры 600С.
2. Сечения должно хватать, чтобы падение напряжения в проводе не превышало предельно допустимого уровня. Это требование особенно актуально для очень больших токов и кабелей длиной в сотни метров.
3. Толщины провода, а также качества его защитной изоляции должно хватать для обеспечения высокой механической прочности. Только в этом случае можно говорить о его надежности.
| Пример: Нужно выполнить монтаж люстры в гостиной. Выбрали лампочки с общей потребляемой мощностью в 100 Вт (величина тока немного превышает 0,5А). По сути, достаточно взять провода с S сечения не более 0,5мм2. Однако, закладывать провода такой толщины в плиту перекрытия не целесообразно. Оптимальный вариант для такого случая – проводка толщиной 1,5мм2. |
В реальной жизни толщину провода выбирают, отталкиваясь от одного значения – от верхнего предела рабочей температуры: если ее превысить, изоляция расплавится, произойдет разрушение системы. Второй критерий, на который опираются специалисты, это срок службы провода: в расчет берется время, в течение которого провод способен проработать в конкретных условиях эксплуатации.
Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки
В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.
Селение медных проводов кабелей.
Допустимый длительный нагрузки для проводов и кабелей, А
Номинальный ток автомата защиты, А
Предельный автомата защиты, А
Максимальная мощность однофазной нагрузки при U=220 В, кВт
Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки
Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности
При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.
Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум — только 4 ампера, а медный провода 10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.
Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.
Медные жилы проводов и кабелей
Алюминиевые жилы проводов и кабелей
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами к примеру кабель МКЭШВнг
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной,
найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
* Токи относятся к кабелям и проводам с нулевой жилой и без нее.
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
| Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки | |||||
| Сечение медных жил проводов и кабелей, кв.мм | Допустимый длительный ток нагрузки для проводов и кабелей, А | Номинальный ток автомата защиты, А | Предельный ток автомата защиты, А | Максимальная мощность однофазной нагрузки при U=220 B | Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки |
| 1,5 | 19 | 10 | 16 | 4,1 | группа освещения и сигнализации |
| 2,5 | 27 | 16 | 20 | 5,9 | розеточные группы и электрические полы |
| 4 | 38 | 25 | 32 | 8,3 | водонагреватели и кондиционеры |
| 6 | 46 | 32 | 40 | 10,1 | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 | 70 | 50 | 63 | 15,4 | вводные питающие линии |
В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.
| Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях | |
| Наименование линий | Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, кв.мм |
| Линии групповых сетей | 1,5 |
| Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику | 2,5 |
| Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир | 4 |
Надеемся данная информация была полезна для Вас. Мы же напоминаем что у нас Вы можете купить кабель МКЭКШВнг отличного качества по низкой цене.
Контакты
- (863) 209-82-58
- (863) 266-51-47
- (863) 266-51-65
- info@rostech.info
- rostech-info
- г. Ростов-на-Дону, ул. Солидарности, 2а
Как правильно подобрать сечение провода по мощности и току?
Планируете частичную или полную замену проводки? Умение правильно выбрать сечение кабеля со временем может пригодиться каждому, и для этого необязательно быть квалифицированным электриком. Неверно подобрав кабель, можно подвергнуть себя и своё имущество серьёзному риску — чересчур тонкие провода будут сильно греться, что может привести к выходу из строя электроприбора, проводки или даже к пожару.
Здесь мы рассмотрим выбор сечения кабеля для сетей напряжением менее 1 кВ, которые используются в жилых помещениях.
В общем случае для целей освещения выбирают сечение 1,5 мм², для розеток ― 2,5 мм². Отдельный расчёт становится необходимым, если требуется подключить бытовой прибор с большой мощностью ― например, стиральную машину, бойлер или электроплиту.
Для расчёта необходимо знать мощность каждого электроприбора, который планируется подключать к сети (она указывается в паспорте). Затем нужно сложить мощности всех приборов, которые планируется подключать к одной розетке.
В двух словах ― чем больше сечение жилы кабеля, тем меньше он нагревается. Поэтому при выборе площади сечения жилы по таблицам следует производить округление в большую сторону, даже если имеется очень близкое к расчётному, но не достигающее его значение.
В упрощённых таблицах, предложенных ниже, представлены максимальные (наиболее безопасные) значения сечения жил для одно-, двух- и трёхжильных кабелей на основе таблиц ПУЭ.
Значения указаны для медных и алюминиевых кабелей, хотя всё чаще выбор электриков падает на медные жилы. При той же мощности медь позволяет использовать меньшее сечение; кроме того, она обладает большей электропроводностью, прочностью и меньше подвержена окислению.
Таблица выбора сечения кабеля для открытой электропроводки
Таблица выбора сечения кабеля для скрытой электропроводки
Полезно будет также учесть т ипичные ошибки при выборе сечения кабеля:
Для расчёта сечения кабеля и определения его веса вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором (переход на другой сайт):