Расчет сечения кабеля по мощности: калькулятор или таблицы по науке для начинающего электрика

Неправильно выполненные электромонтажные работы при строительстве или ремонте дома часто сопровождаются авариями, пожаром или получением электрических травм. Поэтому сразу на стадии их планирования необходимо использовать проводку, отвечающую требованиям безопасности.

В статье показываю, как выполнить расчет сечения кабеля по мощности: калькулятор и таблицы прилагаются. Информацию для новичков дополняю картинками и схемами, поясняющими основные электрические процессы.

Опытный электрик может не читать пояснения, а сразу через раздел содержания открыть онлайн калькулятор и сделать в нем нужные вычисления.

Содержание статьи

Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски

С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.

Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.

А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.

Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.

Этот участок обладает повышенным сопротивлением. Оно создает падение напряжения на входе в гараж до 185 вольт. А этого уже недостаточно для нормальной работы электродвигателей различных станков.

Потери напряжения в линии

У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:

  1. стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
  2. от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.

В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:

  • его отключение от защит;
  • или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.
Возгорание проводки
Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.

Принципы выбора кабеля по току: какие процессы учитываются

Провода и кабели для домашней проводки выпускаются большим ассортиментом с разным сечением жил из меди или алюминия. Их поперечное сечение вычисляется по формуле площади круга через диаметр, который легко определить измерительными инструментами, например, микрометром.

Диаметр провода

Поскольку они предназначены для работы в разных условиях эксплуатации, то обладают различной конструкцией, каждая из которых имеет свое название, например, NYM, ПУНП, ПУНГП, ВВГ, ВВГнг, ПВС и другие обозначения.

Провода и кабели

Внутренняя конструкция любого из них состоит из металлических жил и изоляции. В качестве примера показываю картинкой кабель ВВГнг.

Конструкция кабеля

Любая жила обладает электрическим сопротивлением. При прохождении тока по ней выделяется тепло, описываемое законом Джоуля-Ленца. Оно зависит от величины нагрузки, времени ее протекания и сопротивления проводника.

Закон Джоуля-Ленца

При этом происходит нагрев:

  1. металла жилы;
  2. слоя изоляции;
  3. окружающей кабель среды.

С третьим вопросом предлагаю разобраться поподробнее.

Как влияют условия эксплуатации на работу проводки: особенности открытой и закрытой прокладки

Обратите внимание на то, что окружающая кабель среда может отводить тепло, снижая нагрев, либо повышать его температуру за счет локализации места прокладки расположенными в непосредственной близости теплоизолирующими материалами.

Поэтому расположенная на открытом воздухе проводка, благодаря естественной вентиляции (перемещения тепла вверх, а охлажденных масс вниз), охлаждается лучше, чем спрятанная в трубах или внутри строительных конструкций.

Изоляционные материалы хорошо работают при нагреве до допустимой температуры, а после достижения ею критических значений усыхают, теряя свои диэлектрические свойства. Тогда через них создаются токи утечек, приводящие к авариям или пожарам.

Поэтому для каждого типа провода уже выбраны температуры допустимого нагрева с учетом прохождения по ним длительных нагрузок. Поскольку сопротивление по закону Ома уже влияет на величину тока, то по нему и проводится весь расчет.

При пользовании этой методикой необходимо суммировать все нагрузки, которые могут проходить по жиле. Например, розетки, подключенные шлейфом, могут питать одновременно несколько бытовых приборов. Этот момент следует учитывать при выборе сечения питающего их кабеля.

Чтобы не усложнять этот процесс формулами на практике используются уже готовые таблицы. Привожу выдержку из них, необходимую для домашнего мастера.

Таблица выбора сечения кабеля по току
Способ выбора сечения кабеля по току является базовым. Он:

  • основан на многочисленных научных экспериментах;
  • заложен в ПУЭ для обеспечения надежной и безопасной работы электрооборудования;
  • позволяет оптимально выбрать сечение проводки по цене.

Для обеспечения повышенной безопасности при эксплуатации допустимо создавать запас по площади, используя кабель с более толстыми жилами. А монтировать его с уменьшенным сечением опасно.

Как рассчитать кабель по мощности нагрузки простыми словами

У большинства современных бытовых приборов в сопроводительной документации указывается информация не о токе нагрузки, а о величине мощности потребления. Эти параметры электрической сети взаимосвязаны.

Их легко пересчитать по известным формулам, содержащихся в шпаргалке электрика.

Шпаргалка электрика

Однако есть более простой и доступный путь: уже готовая табличная форма. Она избавляет человека от математических вычислений.

Таблица выбора сечения кабеля по мощности

Здесь действует то же правило сложения мощностей всех подключенных приборов, как и ранее для тока нагрузки.

Разберем пример. В розеточную группу из трех последовательно подключенных розеток может быть одновременно вставлено три потребителя с нагрузкой 2, 1,5 и 1,0 кВт. Складываем их и получаем 4,5 киловатта.

Смотрим таблицу. Для проводки 220 вольт, проложенной открытым способом, достаточно использовать медь сечением полтора квадрата или алюминий — 2,5. При выборе закрытого способа монтажа потребуется увеличить медный провод до 2,5 мм кв, а алюминиевый — до 4,0.

К слову: на любые розеточные группы общепринято выполнять монтаж проводов с сечением от 2,5 миллиметров квадратных. Здесь действуют дополнительные требования к их механической прочности, требующей запаса по толщине.

Особенно актуально это
требование к алюминиевой проводке, обладающей пониженной механической прочностью. В этом не раз убедились многочисленные владельцы квартир в старых многоэтажных зданиях.

Создание небольшого запаса сечения кабеля в будущем может избавить владельца от непредвиденных проблем при приобретении и подключении нового, более мощного электрооборудования.

Выбор сечения кабеля по мощности и току: таблица справочных данных

Этот способ вобрал в себя две вышеприведенные методики расчета. Они просто сведены в общую таблицу.

Выбор сечения кабеля

Ей удобно пользоваться, имея любую информацию: по току нагрузки или потребляемой мощности, что позволяет не заниматься переводом одной величины в другую.

Однако во всех этих таблицах скрыт один параметр, а именно: очень длинная электрическая цепь. Она косвенно влияет на результаты расчета. Но об этом читайте в следующем подразделе.

Почему необходимо учитывать длину протяженной электрической магистрали в частном доме

Во всех приведенных таблицах учитывается итоговое действие электрического тока на нагрев металлической жилы. Его величина практически не меняется внутри пределов квартиры, где от вводного щитка до конечного потребителя расстояние редко превышает 15 метров.

Однако мы знаем, что электрическое сопротивление провода влияет на ток, а оно с увеличением расстояния всегда возрастает прямо пропорционально отношению удельного сопротивления к площади поперечного сечения.

Электрическое сопротивление металлов

На длинных участках дополнительно возникают потери напряжения, а все это необходимо учитывать в точных расчетах, что и применяется на практике в онлайн калькуляторе, приведенном в следующем разделе.

В качестве пояснения приведу пример такого влияния, применённого при монтаже точных измерительных цепей напряжения ТН на своей подстанции 330 кВ, где потери должны быть минимальными. С ними борются всеми доступными способами.

Измерительный трансформатор напряжения

Эти ТН расположены на ОРУ-330 кВ. Они удалены от релейных панелей на дистанцию порядка 300-400 метров.

Сборка вторичных цепей выполнена в шкафу. Они к нему подаются от выводной коробки, расположенной внизу основания фарфорового изолятора коротким контрольным кабелем с жилами 1,5 мм кв.

Его длину можете оценить визуально по фотографии. Она не превышает несколько метров. Выходные кабели цепей напряжения, проложенные к панелям релейного зала, имеют повышенное сечение жил и превышают 16 мм квадратных.

Это хорошо видно на обратной стороне ввода релейной панели.

Вторичные цепи трансформатора напряжения

Сделано это для того, чтобы минимизировать потери напряжения на такой большой дистанции. Они не должны вносить погрешность большую 0,5%.

По самим же панелям разводка опять выполняется жилами 1,5 квадрата. Короткие расстояния от ТН к его шкафу и в релейном зале не оказывают существенного влияния на потери.

Приведенным примером я постарался показать, как длина протяженной магистрали может повлиять на выбор и расчет кабеля. Все это учтено в онлайн калькуляторе.

Калькулятор расчета сечения кабеля по мощности с учетом условий эксплуатации

Онлайн методика позволяет оптимально вычислить сечение, которое будет:

  • надежно работать при длительной полной нагрузке без каких-либо повреждений;
  • полностью выдержит возникающие в цепи короткие замыкания;
  • исключит потери напряжения в магистрали ниже допустимого уровня;
  • обеспечит работу защитных устройств при недостаточном качестве заземления.

Вычисления необходимо делать индивидуально для каждого кабельного участка. Они позволяют:

  1. определиться с условиями монтажа и видами нагрузок, которые будут протекать по его жилам;
  2. учесть минимальные размеры способом расчета по току;
  3. обеспечить надежную работу при возникновении температурных перегрузок от коротких замыканий;
  4. выявить допустимые габариты для снижения потерь напряжения;
  5. выбрать сечение, основываясь на импендансе петли из-за недостаточного заземления.

Для проведения расчета потребуется подготовить:

  • информацию о характере нагрузки;
  • условия работы в однофазной или трехфазной схеме питания;
  • тип тока: постоянный или переменный;
  • величину нагрузки в киловаттах;
  • полный и пусковой коэффициенты мощности;
  • протяженность рабочей магистрали;
  • способ прокладки и конструкцию кабеля, учитывающую температурные нагрузки.

А дальше вводим эти исходные данные в таблицу и жмем кнопку «Расчет». Для перехода к следующим вычислениям надо просто нажать кнопку «Сброс» и повторить выше перечисленные операции.

Онлайн калькулятор расчета сечения кабеля по мощности

Длина линии (м) / Материал кабеля:

Мощность нагрузки (Вт) или ток (А):

Напряжение сети (В):

Мощность

1 фаза

Коэффициент мощности (cosφ):

Ток

3 фазы

Допустимые потери напряжения (%):

Температура кабеля (°C):

Способ прокладки кабеля:

Сечение кабеля не менее (мм²):

Плотность тока (А/мм²):

Сопротивление провода (ом):

Напряжение на нагрузке (В):

Потери напряжения (В / %):

Еще раз обращаю внимание на то, что за основу любого расчета пропускной способности кабеля взят наибольший ток, который способен выдерживать кабель длительно с сохранением диэлектрических свойств изоляции без ее повреждений. По его величине определяется поперечное сечение.

Рекомендую по вопросу выбора проводки дополнительно посмотреть видеоролик владельца «Электроснабжение в Москве»

Видеоматериал автора «Elektrik-sam.info» объясняет подробные алгоритмы вычисления сечения кабеля (провода).

Много полезной информации можно увидеть в комментариях под этими роликами.

Вот в принципе и все, что я хотел объяснить про расчет сечения кабеля по мощности, калькулятор к которому значительно облегчает математические действия. Если вы желаете обсудить это материал, то воспользуйтесь разделом комментариев.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>