Как рассчитать сечение провода по нагрузке формула?

В современном технологическом мире электричество практически стало на один уровень по значимости с водой и воздухом. Применяется оно в практически любой сфере человеческой деятельности. Появилось такое понятие, как электричество еще в далеком 1600 году, до этого мы знали об электричестве не больше древних греков. Но со временем оно начало более широко распространяться, и только в 1920 году оно начало вытеснять керосиновые лампы с освещения улиц. С тех пор электрический ток начал стремительно распространяться, и сейчас он есть даже в самой глухой деревушке как минимум освещая дом и для коммуникаций по телефону.

Само электричество представляет из себя поток направленных зарядов, движущихся по проводнику. Проводником является вещество способное пропускать через себя эти сами электрические заряды, но у каждого проводника есть сопротивление (кроме так называемых сверхпроводников, сопротивление у сверхпроводников равняется нулю, такое состояние достижимо за счет понижения температуры до -273,4 градуса по Цельсию).

Но в быту сверхпроводников, конечно же, еще нету, да и появиться в промышленных масштабах еще нескоро. В повседневности, как правило, ток пропускается через провода, а в качестве жилы используется в основном медные или алюминиевые провода. Медь и алюминий популярны прежде всего, за счет своих свойств проводимости, которая обратно электрическому сопротивлению, а также из-за дешевизны, по сравнению, например, с золотом или серебром.

Как разобраться в сечениях медных и алюминиевых кабелей, для прокладки проводки?

Данная статья предназначена научить вас как рассчитать сечение провода. Это как чем больше воды вы хотите подать, тем большего диаметра труба вам нужна. Так и здесь, чем больше потребление электрического тока, тем больше должно быть сечение кабелей и проводов. Вкратце опишу что это такое: если вы перекусите кабель или провод, и посмотреть на него с торца, то вы как раз и увидите его сечение, то есть толщину провода, которая определяет мощность которую данный провод способен пропустить, разогреваясь до допустимой температуры.

Для того чтобы правильно подобрать сечение силового провода нам нужно учитывать максимальную величину потребляемой нагрузки тока. Определить значения токов можно, зная паспортную мощность потребителя, определяется по такой формуле: I=P/220, где P — это мощность потребителя тока, а 220 — это количество вольт в вашей розетке. Соответственно если розетка на 110 или 380 вольт, то подставляем данное значение.

Важно знать, что расчет значения для однофазных, и трехфазных сетей различается. Для того чтобы узнать на сколько фаз сеть вам нужно, требуется подсчитать общую сумму потребления тока в вашем жилище. Приведем пример среднестатистического набора техники, которая может быть у вас дома.

Простой пример расчета сечения кабеля по потребляемому току, сейчас мы вычислим сумму мощностей подключаемых электроприборов. Основными потребителями в среднестатистической квартире являются такие приборы:

• Телевизор — 160 Вт
• Холодильник — 300 Вт
• Освещение — 500 Вт
• Персональный компьютер — 550 Вт
• Пылесос — 600 Вт
• СВЧ-печь — 700 Вт
• Электрочайник — 1150 Вт
• Утюг — 1750 Вт
• Бойлер (водонагреватель) — 1950 Вт
• Стиральная машина — 2650 Вт
• Всего 10310 Вт = 10,3 кВт.

Когда мы узнали общее потребление электричества, мы можем по формуле рассчитать сечение провода, для нормального функционирования проводки. Важно помнить что для однофазных и трехфазных сетей формулы будут разные.

Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)

Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:

I — сила тока;

Если есть необходимость рассчитать ток быстрее, то можно опустить значение cos(φ) и значение K и . Результат в таком случае отличается в меньшую сторону на 15%, если мы применим формулу:

Когда мы нашли мощность потребления тока по формуле, можно начать выбирать кабель, который подходит нам по мощности. Вернее, его площади сечения. Ниже приведена специальная таблица в которой предоставлены данные, где сопоставляется величина тока, сечение кабеля и потребляемая мощность.

Данные могут различаться для проводов изготовленных из разных металлов. Сегодня для применения в жилых помещениях, как правило, используется медный, жесткий кабель. Алюминиевый кабель практически не применяется. Но все же во многих старых домах, алюминиевый кабель все еще присутствует.

Таблица расчетной мощности кабеля по току. Выбор сечения медного кабеля, производится по следующим параметрам:

Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:

Если значение мощности получилось среднее между двумя показателями, то необходимо выбрать значение сечения провода в большую сторону. Так как запас мощности должен присутствовать.

Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)

А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.

Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:

• I — сила тока, по которой выбирается площадь сечения кабеля
• U — фазовое напряжение, 220V
• Cos φ — угол сдвига фаз
• P — показывает общее потребление всех электроприборов

Cos φ — в приведенной формуле крайне важен, так как самолично влияет на силу тока. Он различается для разного оборудования, с этим параметром чаще всего можно ознакомиться в технической документации, или соответствующей маркировкой на корпусе.

Общая мощность находится очень просто, мы суммируем значение всех показателей мощности, и используем получившееся число в расчетах.

Отличительной особенностью в трехфазной сети, является то, что более тонкий провод способен выдержать большую нагрузку. Подбирается необходимое нам сечение провода, по нижеприведенной таблице.

Расчет сечения провода по потребляемому току применяемый в трехфазной сети, используется с применением такой величины как √3. Это значение нужно для упрощения внешнего вида самой формулы:

U линейное = √3 × U фазное

Данным образом при возникновении необходимости заменяется произведение корня и фазного напряжения на линейное напряжение. Эта величина равняется 380V (U линейное = 380V).

Понятие длительного тока

Также один не менее важный момент при выборе кабеля для трехфазной и однофазной сети состоит в том, что необходимо учитывать такое понятие, которое звучит как допустимый длительный ток. Этот параметр показывает нам силу тока в кабеле, которую может выдержать провод в течение неограниченного количества времени. Определить эго можно в специальной таблице. Также для алюминиевых и медных проводников они существенно различаются.

В случае когда данный параметр превышает допустимые значения, начинается перегрев проводника. Температура нагрева является обратно пропорциональной силе тока.

Температура на некоторых участках может увеличиваться не только из-за неверно подобранного сечения провода, а и при плохом контакте. К примеру, в месте скрутки проводов. Такое довольно часто происходит в месте контакта медных кабелей и алюминиевых. В связи с этим поверхность металлов подвергается окислению, покрываясь оксидной пленкой, что весьма сильно ухудшает контакт. В таком месте кабель будет нагреваться выше допустимой температуры.

Когда мы провели все расчеты, и сверились с данными из таблиц, можно смело идти в специализированный магазин и покупать необходимые Вам кабели для прокладки сети у себя дома или на даче. Главное ваше преимущество перед, например, вашим соседом будет в том что вы полностью разобрались в данном вопросе с помощью нашей статьи, и сэкономите кучу денег, не переплачивая за то, что вам хотел продать магазин. Да и знать о том, как рассчитать сечение тока для медных или алюминиевых проводов никогда не будет лишним, и мы уверены что знания полученные у нас, неоднократно пригодятся на вашем жизненном пути.

• Автор: Евгений Сергеевич Сидорков

(22 голоса, среднее: 4.4 из 5)

Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока. Согласитесь, что 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. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

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.

Различные виды кабеля для устройства проводки

Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации

Число жил в различных марках кабеля

Варианты многожильного кабеля

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

• P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
• P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.

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

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

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,

• P – мощность в Вт;
• U – напряжение в В;
• I – сила тока в А.

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.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14)

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

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

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.

Этап #2 — поиск коэффициентов 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.

Этап #3 — выполнение расчета 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,

• 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.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

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.

Помещение с максимальным числом бытовой техники

Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов

Подключение мощных энергопотребителей

Блок-розетка для маломощного оборудования

Варочная поверхность требует правильного подключения

Силовая электролиния для стиральной машины

Отдельные силовые ветки для холодильников

Мощные потребители энергии в санузлах и ванных

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:

• выбор мощности всех потребителей;
• расчет токов, проходящих по проводнику;
• выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

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

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

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 (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

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

I = P/Uл,

• 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:

1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

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

1. Uл = 220В для однофазного напряжения.
2. Uл = 380В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

• 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.

Этап #2 — 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 (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)

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

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:

• 0,68 если 5-6 жил;
• 0,63 если 7-9 жил;
• 0,6 если 10-12 жил.

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 (5 и 6) 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 (7).

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 (8):

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.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

• трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000Вт;
• трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000Вт;
• бытовой техники в доме общей мощностью 25000Вт;

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%.

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

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,

• – 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,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

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

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.

Выводы и 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.

Для того чтобы электропроводка функционировала безупречно, важно правильно подобрать сечение проводов и сделать грамотный расчет мощности, ведь от этих показателей зависят другие характеристики. Ток движется по проводам точно так же, как вода поступает по трубам.

Кабель для электропроводки

От качества проведённых электромонтажных работ зависит безопасность всего помещения. Здесь особенно важно правильно выбрать такой параметр, как сечение кабеля. Для того чтобы провести расчёт сечения кабеля по мощности, необходимо знать технические характеристики всех потребителей электроэнергии, которые будут к нему подключены. Также следует учесть длину проводки и то, каким способом она будет установлена.

Выбор кабеля для электропроводки

Ток движется по проводам подобно тому, как вода течёт по трубе. Как в водопроводную трубу нельзя поместить жидкость большего объёма, так и по кабелю невозможно пропустить больше определённого количества тока. Кроме того, стоимость кабеля напрямую зависит от его сечения. Чем больше сечение, тем цена кабеля будет выше.

Водопроводная труба по сечению большая, чем нужно, стоит дороже, а слишком узкая не пропустит нужного количества воды. То же самое происходит и с током с той лишь разницей, что выбор кабеля, по сечению меньше заданного значения, намного опаснее. Такой провод все время перегревается, мощность тока в нем повышается. Из-за этого свет в помещении будет произвольно вырубаться, а в худшем случае произойдёт короткое замыкание, начнётся пожар.

Кабель в разрезе

В том, что выбранное сечение кабеля будет больше необходимого, ничего страшного нет. Наоборот, проводка, где мощность и сечение превышают нужное значение, прослужит намного дольше, но стоимость всех электромонтажных работ сразу вырастет как минимум в 2-3 раза, ведь основные затраты на электроснабжение заключаются именно в стоимости проводов.
Правильно выбранное сечение позволит:

• избежать перегрева проводов;
• не допустить короткого замыкания;
• сэкономить на стоимости ремонта.

Вычисление с помощью формул

Достаточная площадь сечения даст возможность проходить максимальному току по проводам без перегрева. Поэтому при проектировании электропроводки, прежде всего, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общий ток. Его определяют, исходя из мощности всех приборов, подключённых к кабелю.

Чтобы выбрать оптимальное сечение провода, зная мощность, следует вспомнить закон Ома, а также правила электродинамики и другие электромеханические формулы. Так, силу тока (I) для участка сети с напряжением 220 Вольт, а именно такое напряжение используется для домашней сети, рассчитывают формулой:

(P1+P2+…+Pn) – суммарная мощность каждого используемого электроприбора.

Для сетей с напряжением 380 Вольт:

Показатели мощности некоторых бытовых электроприборов

Блендер	до 500	Полотенцесушитель	900-1700
Вентилятор	750-1700	Посудомоечная машина	2000
Видеомагнитофон	до 500	Пылесос	400-2000
Водонагреватель накопительный	1200-1500	Соковыжималка	до 1000
Водонагреватель проточный	2000-5000	Стиральная машина	3000
Вытяжка (вентиляция)	500-1000	Стиральная машина с сушилкой	3500
Гриль	1200-2000	Сушка для рук	800
Духовка	1000-2000	Телевизор	100-400
Компьютер	400-750	Тостер	600-1500
Кондиционер	1000-3000	Увлажнитель воздуха	200
Кофеварка	800-1500	Утюг	500-2000
Кухонный комбайн	до 100	Фен для волос	450-2000
Микроволновая печь	850	Фритюрница	1500
Микроволновая печь комбинированная	2650	Холодильник	200-600
Миксер	до 500	Электробритва	до 100
Мясорубка	500-1000	Электролампы	20-250
Обогреватель	1000-2400	Электроплита	8000-10000
Пароварка	500-1000	Электрочайник	1000-2000

Но это расплывчатые формулы и упрощённый расчет. В подробных вычислениях учитывается величина допустимых нагрузок, которая для медного кабеля составит 10А/мм², а для алюминиевого – 8 А/мм². Нагрузка определяет, какой по силе ток может проходить через единицу площади беспрепятственно.

Коррекция показателей мощности

Также при расчете добавляют поправку в виде коэффициента спроса (Kс). Этот коэффициент показывает, какие приборы используются в сети постоянно, а какие в течение определенного времени. Специальный калькулятор и таблицы, где показан расчет мощности, упрощают все эти вычисления.

Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)

Освещение ОРУ:
при одном	0,5
при нескольких	0,35
Освещение помещений	0,6-0,7
Охлаждение трансформаторов	0,8-0,85
Компрессоры	0,4
Зарядно-подзарядные устройства	0,12
Электроподогрев выключателей и электроотопление	1,0

Но как поступить, если в характеристиках указаны 2 вида мощности: активная и реактивная? Причём первая из них измеряет в привычных всем кВ, а вторая – кВА. В наших сетях течёт переменный ток, величина которого меняется во времени. Поэтому для всех потребителей существует активная мощность, которая рассчитывается как среднее значение всех мгновенных переменных тока и мощности. К приборам с активной мощностью относятся лампы накаливания, электронагреватели. У таких потребителей энергии фазы тока и напряжения совпадают. Если же в электрической цепи задействованы агрегаты, накапливающие энергию, например, трансформаторы или электродвигатели, то у них возможны отклонения по амплитуде. За счёт этого явления и возникает реактивная мощность.

Для сетей, где существует реактивная и активная мощность, надо взять в расчет ещё одну поправку – коэффициент мощности (cosφ) или реактивную составляющую.

Таким образом, получается формула:

S= Kс*(P1+P2+…+Pn)/(220*cosφ*Рд), где:

• S – площадь сечения,
• Рд – допустимая величина нагрузки.

Помимо этого, рассматриваются возможные потери мощности по току, которые возникают во время прохождения по проводам. При использовании кабеля с несколькими жилами нужно умножить величину потерь на число этих жил.

Важно! Для всех этих вычислений потребуется не просто калькулятор, но и глубокие познания в области физики. Сделать точный расчет сразу без теоретических знаний не получится.

Поиск площади по диаметру

Иногда даже скрупулезный расчет не помогает, в цепи происходит короткое замыкание. Это связано с тем, что заявленные технические характеристики часто не соответствуют реальному значению. Поэтому, чтобы узнать, как сделать расчет мощности, важно быть уверенным в том, что в магазине предложат подходящий электропровод по сечению. Для этого воспользуемся простой формулой:

• d – это диаметр жилы;
• S – площадь сечения.

Определить точный диаметр провода, сделать расчет сечения можно с помощью штангенциркуля или микрометра, что точнее.

Если кабель состоит из нескольких тонких проводов, то сначала смотрят диаметр одного из них, а потом полученные данные умножают на их количество:

• di – это площадь отдельного провода;
• n – количество проводов;
• Sобщ – общая площадь сечения.

Таблицы для вычислений

Каждый раз прибегать к сложным вычислениям для расчета не совсем правильно. Промышленность выпускает провода определенного сечения. Если после точных подсчетов и вычислений получится сечение кабеля по мощности размером 3,2 квадратных миллиметра, то найти такой провод не удастся, потому что существуют провода по сечению 2,5 мм2, 3 или 4 мм2.

Внимание! Для того чтобы узнать сечения кабеля необходима таблица, где все данные регламентированы, а также составлены в соответствии с ПУЭ – правилами устройства электроустановок.

Для того чтобы определить сечение кабеля при известной нагрузке, надо:

• рассчитать силу тока;
• округлить до большего значения по данным в таблице;
• затем найти самую близкую стандартную величину сечения.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Откры- то	в одной трубе
двух одно- жильных	трех одно- жильных	четырех одно- жильных	одного двух- жильного	одного трех- жильного
0,5	11	—	—	—	—	—
0,75	15	—	—	—	—	—
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—

Сделать такой расчет просто. Сначала надо определить суммарную мощность всех используемых в сети электроприборов. Для этого будет нужна таблица, а недостающие данные по каждому электроприбору можно будет взять из паспорта изделий. Полученную сумму нужно умножить на 0,8 – коэффициент спроса, если электроприборы не будут использоваться все сразу, или оставить без изменения при постоянной работе. Теперь полученное значение нужно разделить на величину напряжения в сети и добавить постоянную величину 5. Это и будет необходимый показатель по току. Допустим, ток имеет значение 20А.

Обратите внимание! В жилых помещениях используется трехжильный электропровод и закрытая проводка. Это надо помнить, когда расчет делается по таблице.

Далее понадобится таблица из ПУЭ. Берем колонку, где даны значения силы тока для трехжильной жилы, и выбираем самые близкие: 17 и 22. Лучше брать сечение с запасом, поэтому в рассматриваемом примере искомая величина будет равна 22. Как видно, этому значению соответствует трехжильный кабель по сечению 2 мм2.

Можно дополнительно рассмотреть, как производят этот расчет для алюминиевого кабеля по ПУЭ, хотя по технике безопасности такие провода нельзя применять в жилых сооружениях. В старых домах ещё сохранилась алюминиевая проводка, но во время капитального ремонта рекомендуется ее заменить. Кроме того, алюминиевый электропровод крошится на сгибах и имеет меньшую проводимость на стыках. Оголенные части алюминия быстро окисляются на воздухе, что приводит к значительным потерям электроэнергии в местах соединения.

Калькулятор

Сегодня специалистами для определения сечения применяется не только таблица, но и специальный калькулятор. Такой расчет значительно упрощает вычисления. Калькулятор легко найти в интернете. Для вычислений размера по сечению надо знать следующие параметры:

• переменный или постоянный ток используется;
• материал проводов;
• мощность всех используемых приборов;
• напряжение сети;
• систему электроснабжения (одна или трехфазная);
• тип проводки.

Эти показатели загружают в калькулятор и получают необходимое значение проводов по сечению.

Расчет по длине

Рассчитать сечение по длине важно при строительстве сетей промышленного масштаба, когда участки подвергаются постоянной большой нагрузке, а кабель надо тянуть на значительные расстояния. Ведь за время прохождения тока по проводам происходят потери мощности, связанные с электрическим сопротивлением в цепи. Потеря мощности (dU) подсчитывается следующим образом:

• I – сила тока;
• p – удельное сопротивление (медь – 0,0175, алюминий – 0,0281);
• L – длина кабеля;
• S – уже посчитанная нами площадь поперечного сечения.

Согласно техническим условиям, максимальная величина падения напряжения по длине провода не должна превышать 5 процентов. Иначе следует подобрать провод с сечением большего размера.

Особенности

Существуют определенные нормативы, согласно которым и проводят расчет кабеля по сечению. Если нет уверенности, какой электропровод необходим, то можно воспользоваться этими правилами: электроприборы в квартире делят на осветительную группу и остальные; для мощных электроприборов, например, стиральных машин или электрических печей используют подключение из отдельных проводов; стандартное сечение провода для осветительной группы в квартире – 1,5 мм2, а для остальных проводов – 2,5 мм2. Такие стандарты используются, потому что нормативная мощность входящего тока не может быть большей.

Трехфазный ток необходим, когда используются приборы производственного значения большой мощности. Поэтому для определения сечения кабеля на предприятиях необходимо точно рассчитывать все добавочные коэффициенты, а также обязательно учитывать потери мощности и колебания напряжения. Для электромонтажных работ в квартире или частном доме таких сложных вычислений не проводят.

Для монтажа акустического оборудования используют провода, обладающие минимальным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы максимально убрать искажения и повысить качество передаваемого сигнала. Поэтому для акустических систем лучше подходят кабели размером 2х2,5 или 2х1,5 при длине не менее 3 метров, а сабвуфер подсоединяется самым коротким кабелем 2,5-4 мм2.

Примеры

Рассмотрим общую схему для выбора сечения кабеля в квартире:

• Сначала необходимо определить места, где будут находиться розетки и осветительные приборы;
• Далее нужно определить, какие приборы будут задействованы на каждом выходе;
• Теперь можно составить общую схему подключения и подсчитать длину кабеля, прибавляя как минимум по 2 см на соединения проводов;
• Исходя из полученных данных, считаем размер сечения кабеля по формулам, приведенным выше.

Допустим, надо подсчитать размер кабеля для подключения стиральной машинки мощностью 2400 Вт.

I=2400Вт/220В=10,91А, округляем и получаем 11А.

Как мы уже знаем, для точного определения площади сечения используются разные коэффициенты, но практически все эти данные относятся к сети с напряжением в 380В. Чтобы увеличить запас прочности добавим к нашему значению силы тока ещё 5А:

Для квартир используют трехжильные кабели. Таблица покажет значение тока, близкое к нашим 16А, это будет 19А. Получаем, что для установки одной стиральной машинки необходим провод сечением как минимум 2 мм2.

Общая теория

Для определения оптимального сечения кабеля для бытовых нужд в общем случае используют следующие правила:

• для розеток необходимы провода с сечением 2,5 мм²;
• для освещения – 1,5 мм²;
• для приборов с повышенной мощностью – 4-6 мм².

Если возникают сомнения в расчёте сечения, то используется таблица ПУЭ. Для определения точных данных по сечению кабеля учитывают все факторы, влияющие на прохождение тока по цепи. К ним относятся:

• вид изоляции провода;
• длина каждого участка;
• способ прокладки;
• температурный режим;
• влажность;
• допустимая величина перегрева;
• разность мощности приемников тока в одной группе.

Все эти показатели позволяют повысить в промышленных масштабах эффективность использования электроэнергии, а также избежать перегрева.

Выбор сечения. Видео

В этом видео своим опытом по выбору сечения кабеля и номинала автомата делится мастер. Он указывает на возможные ошибки и дает дельные советы новичкам.

Если после прочтения статьи все еще остались какие-то сомнения, то таблица или калькулятор, описанные выше, помогут найти точное сечение провода по мощности.