Розрахунок перетину кабелю. Таблиця розрахунку перерізу кабелю

Для довгої і надійної служби кабелю необхідно правильно вибрати і розрахувати. Електрики при монтажі проводки здебільшого вибирають переріз жил, ґрунтуючись в основному на досвіді. Часом це призводить до помилок. Розрахунок перетину кабелю необхідний, перш за все, в плані електробезпеки. Буде неправильно, якщо діаметр провідника буде менше або більше від необхідного.

Перетин кабелю занижено

Цей випадок є найбільш небезпечним, оскільки провідники перегріваються від високої щільності струму, при цьому ізоляція плавиться і відбувається коротке замикання. При цьому може зруйнуватися електрообладнання, статися пожежа, а працівники можуть потрапити під напругу. Якщо для кабелю встановити автоматичний вимикач, він буде занадто часто спрацьовувати, що створить певний дискомфорт.

Перетин кабелю вище необхідного

Тут головний фактор - економічний. Чим більше перетин проводу, тим він дорожчий. Якщо зробити проводку всієї квартири з великим запасом, це обійдеться у велику суму. Іноді доцільно робити головний введення більшого перерізу, якщо передбачається подальше збільшення навантаження на домашню мережу. Якщо для кабелю встановити відповідний автомат, будуть перевантажені наступні лінії, коли на якійсь з них не спрацює свій автоматичний вимикач.

Як розрахувати перетин кабелю?

Перед монтажем доцільно провести розрахунок перетину кабелю по навантаженню. Кожен провідник має певною потужністю, яка не повинна бути менше, ніж у підключаємих електроприладів.

Розрахунок потужності

Найпростішим способом є розрахунок сумарного навантаження на вступній провід. Розрахунок перетину кабелю по навантаженню зводиться до визначення загальної потужності споживачів. У кожного з них є свій номінал, зазначений на корпусі або в паспорті. Потім сумарну потужність множать на коефіцієнт 075. Це пов'язано з тим, що всі прилади не можуть бути включені одночасно. Для остаточного визначення необхідного розміру застосовується таблиця розрахунку перерізу кабелю.

Розрахунок перетину кабелю по струму

Більш точним методом є обчислення за струмового навантаження. Розрахунок перетину кабелю здійснюється через визначення, що проходить через нього струму. Для однофазної мережі застосовується формула: I розрах. = P/(U ном •cos?), де P - потужність навантаження, U ном. - напруга мережі (220 В). Якщо загальна потужність активних навантажень у будинку становить 10 кВт, то розрахунковий струм I розрах. = 10000/220 ? 46 А. Коли робиться розрахунок перетину кабелю по струму, вводиться поправка на умови прокладки шнура (зазначаються в деяких спеціальних таблицях), а також на перевантаження при включення електроприладів приблизно в бік збільшення на 5 А. В результаті I розрах. = 46 + 5 = 51 А. Товщина жив визначається за довідником. Розрахунок перетину кабелю з застосуванням таблиць дозволяє легко знайти потрібний розмір по довгостроково припустимому струму. Для трижильного кабелю, прокладеного в будинок по повітрю, треба вибрати значення в бік більшого стандартного перерізу. Воно становить 10 мм 2 . Правильність самостійного розрахунку можна перевірити, застосувавши онлайн-калькулятор - розрахунок перетину кабелю, який можна знайти на деяких ресурсах.

Нагрівання кабелю при проходженні струму

При працюючій навантаженні в кабелі виділяється тепло: Q = I 2 Rn вт/см, де I - струм, R - електричне опір, n - кількість жил. З виразу випливає, що кількість виділеної потужності пропорційно квадрату прохідного по дроту струму.

Розрахунок допустимої сили струму по температурі розігріву провідника

Кабель не може нескінченно нагріватися, так як тепло розсіюється в навколишнє середовище. Врешті-решт настає рівновага встановлюється постійна температура провідників. Для усталеного процесу справедливо співвідношення: P = ?t/?S = (t ж - t ср )/(?S), де ?t = t ж -t ср - різниця між температурою середовища і жили, ?S - температурний опір. Тривало допустимий струм, що проходить по кабелю, знаходиться з виразу: I доп = ?((t доп - t ср )/( Rn?S)), де t доп - допустима температура нагріву жил (залежить від типу кабелю і способу прокладки). Зазвичай вона становить 70 градусів в звичайному режимі і 80 - в аварійному.

Умови відводу тепла при працюючому кабелі

Коли кабель прокладено в будь-якому середовищі, тепловідвід визначається її складом і вологістю. Розрахункове питомий опір грунту зазвичай приймається рівним 120 Ом•°С/Вт (глина з піском при вологості 12-14 %). Для уточнення слід знати склад середовища, після чого можна знайти опір матеріалу за таблицями. Для збільшення теплопровідності траншею засипають глиною. Не допускається наявність у ній будівельного сміття і каміння. Тепловіддача від кабелю через повітря дуже низька. Вона ще більше погіршується при прокладці в кабель-каналі, де з'являються додаткові повітряні прошарки. Тут навантаження по струму слід знижувати порівняно з розрахунковою. У технічних характеристиках кабелів і проводів призводять допустиму температуру короткого замикання, складову 120 °С для ізоляції ПВХ. Опір грунту становить 70 % від загального і є основним при розрахунках. З часом провідність ізоляції зростає із-за її висихання. Це необхідно враховувати в розрахунках.

Падіння напруги в кабелі

У зв'язку з тим, що провідники мають електричним опором, частина напруги йде на їх нагрівання, і до споживача приходить менше, ніж було на початку лінії. В результаті по довжині дроту втрачається потенціал через теплових втрат. Кабель треба не тільки вибирати по перерізу, щоб забезпечити його працездатність, а також враховувати відстань, на яке передається енергія. Збільшення навантаження призводить до зростання струму через провідник. При цьому зростають втрати. На точкові світильники подається невелика напруга. Якщо воно незначно знижується, це відразу помітно. При неправильному виборі проводів далі розташовані від блоку живлення лампочки виглядають тьмяними. Напруга істотно знижується на кожному наступному ділянці, і це відбивається на яскравості освітлення. Тому необхідний розрахунок перетину кабелю по довжині.
Найважливішою ділянкою кабелю є споживач, розташований далі інших. Втрати вважаються переважно для цієї навантаження. На ділянці L провідника падіння напруги складе: ?U = (Pr + Qx)L/U н , де P і Q - активна і реактивна потужність, r і x - активне і реактивне опір ділянки L, а U н - номінальна величина напруги, при якому навантаження нормально працює. Допустимі ?U від джерел живлення до головних вводів не перевищують ±5 % для освітлення житлових будівель та силових ланцюгів. Від введення до навантаження втрати не повинні бути більше 4 %. Для ліній з великою протяжністю потрібно враховувати індуктивний опір кабелю, яка залежить від відстані між сусідніми провідниками.

Способи підключення споживачів

Навантаження можуть підключатися по-різному. Найбільш розповсюдженими є наступні способи:

наприкінці мережі;

споживачі розподілені по лінії рівномірно;

до протяжному ділянці підключається лінія з рівномірно розподіленими навантаженнями.

Приклад 1

Потужність електроприладу становить 4 кВт. Довжина кабелю дорівнює 20 м, питомий опір ? = 00175 Ом•мм 2 . Струм визначається із співвідношення: I = P/U ном = 4•1000/220 = 182 А. Потім береться таблиця розрахунку перерізу кабелю, і вибирається відповідний розмір. Для дроту з міді він складе S = 15 мм 2 . Формула розрахунку перерізу кабелю: S = 2?l/R. Через неї можна визначити електричний опір кабелю: R = 2•00175•20/15 = 046 Ом. За відомою величиною R можна визначити ?U = IR/U•100 % = 182*100•046/220•100 = 38 %. Результат розрахунку не перевищує 5 %, отже, втрати будуть допустимими. У разі великих втрат слід було б збільшити переріз жил кабелю, вибравши сусіднє, більшої величини зі стандартного ряду - 25 мм 2 .

Приклад 2

Три ланцюги освітлення підключені паралельно один з одним на одну фазу трифазної лінії збалансованої за навантаженням, що складається з чотирьохжильного кабелю 70 мм 2 довжиною 50 м і проводить струм 150 А. По кожній лінії освітлення довжиною 20 м проходить струм 20 А.
Міжфазні втрати при діючої навантаженні складають: ?U фаз = 150•005•055 = 41 В. Тепер слід визначити втрати між нейтраллю і фазою, оскільки освітлення підключається на напругу 220 В: ?U ф-н = 41/?3 = 236 Ст. На одній підключеної ланцюга освітлення падіння напруги складе: ?U = 18•20•002=72 Ст. Загальні втрати визначаються через суму U заг = (24+72)/230•100 = 42 %. Розрахункове значення знаходиться нижче допустимих втрат, які складають 6 %.

Висновок

Для захисту провідників від перегріву при довгостроково працює навантаженні за допомогою таблиць робиться розрахунок перетину кабелю по довгостроково припустимому струму. Крім того, необхідно правильно розрахувати дроти і кабелі, щоб втрати напруги в них не більше норми. При цьому з ними підсумовуються втрати в ланцюзі живлення.