Расчет сечения кабеля

При проектировании электрических комплексов, в том числе систем безопасности, важно выполнить правильный расчет сечения кабеля. По его результатам удастся выбрать подходящий проводник для питания оборудования или передачи сигналов между устройствами. От этого параметра зависит эффективность и долговечность работы целого комплекса. Использование кабелей со слишком толстой токопроводящей жилой – лишние затраты. Применение проводников с недостаточным или предельно малым сечением может привести к перегреву трассы и, как следствие, к пожару.

Приступая к расчету параметров кабеля важно учитывать следующие моменты:

• при испытании проводом максимальной нагрузки нагрев его жил должен оставаться в допустимых пределах – не превышать 60 градусов Цельсия;
• длинные электрические трассы (100 м и более), а также линии, пропускающие высокие значения токов, должны иметь достаточное сечение для сохранения допустимых пределов в случае падения напряжения;
• кабель должен иметь такую защитную изоляцию и толщину, чтобы они обеспечивали необходимую механическую прочность линии – от этого зависит ее долговечность.

Если планируется прокладка кабельной трассы в пожароопасных помещениях или местах с высокими температурными перепадами, рекомендуется выбирать провода с несколько большим сечением жилы, чем показано в таблицах.

Калькулятор расчета сечения кабеля

Для удобства пользователей разработан онлайн-калькулятор сечения кабеля.

Параллельно с этим калькулятор определяет максимальную длину линии при заданных значениях, что удобно для проектов, которые предполагают прокладку трасс большой протяженности.

Примеры

Онлайн-калькулятор способен упростить процедуру вычисления сечений кабелей для подключения к электрической сети всевозможных устройств. Рассмотрим два примера с участием медного и алюминиевого провода.

Пример 1. Необходимо запитать электроустановку мощностью 5,3 кВт медным проводом, проложенным в гофрированной трубе.

Для этого в первую очередь следует вычислить ток потребления электроустановки. Сделать это можно с помощью простой формулы или онлайн-калькулятора.

Значение напряжения известно – U = 220 В, мощность задана условием – P = 5,3 кВт.

Если ввести эти данные в онлайн-калькулятор, система выдаст значение потребляемого тока – 24 А. То же самое можно рассчитать с помощью формулы:.

Теперь можно узнать сечение кабеля, используя таблицу значений для медных жил. Величина составит 2,5 мм ². Однако здесь стоит внести ясность: 24 А – практически критическое значение тока для такого сечения, а это значит, что при подобных условиях провод будет работать на пределе. Чтобы избежать перегрева жилы, разрушения оплетки и обеспечить надежность проводки, стоит выбрать кабель сечением 4 мм ².

Пример 2. Электроустановку мощностью 4,8 кВт необходимо подключить к электрической сети 220 В с помощью алюминиевого провода, проложенного в кабель-канале.

Аналогично предыдущему примеру следует рассчитать ток, который потребляет электроустановка. Для этого известны значения мощности прибора – 4,8 кВт и напряжения электрической сети – 220 В.

С помощью онлайн-калькулятора расчета тока потребления электроприбора получаем значение 22 А. Этот же результат можно определить по формуле:

Зная значение тока потребления электроустановки, с помощью таблицы узнаем необходимое сечение алюминиевого провода – 4 мм ².

Выбор по таблице ПУЭ

В электромонтажных работах обычно отдается предпочтение применению медных проводников, поскольку при том же значении тока они более тонкие, долговечные и удобные в прокладке, чем алюминиевые аналоги. Но чем больше сечение, тем выше цена такого кабеля, поэтому в какой-то момент его использование становится нецелесообразным. Когда ток превышает 50 А, обычно задействуется алюминий.

Сама таблица расчета сечения кабеля по ПУЭ позволяет подобрать провод с подходящей токопроводящей жилой на основании данных тока и мощности прибора. При этом используются суммарные значения всех устройств, которые будут питаться от одного источника.

Пользоваться таблицей легко. Например, для подключения к сети 220 В электрических приборов суммарной мощностью 8,7 кВт потребуется проводник с медными жилами сечением 6 мм ² при условии его воздушной прокладки. Если же планируется использовать алюминиевую кабельную линию при аналогичных условиях, ее сечение должно составлять 10 мм ².

Осуществляя выбор сечения жилы электрического кабеля для подключения электроустановок по готовым трафаретам, важно учитывать, что практически во всех таблицах значения параметров приведены с учетом температуры окружающей среды не выше +30 градусов Цельсия. Если линия будет проложена в условиях более высокой температуры, рекомендуется выбирать следующее по величине сечение. Это же правило действует в том случае, если электрический провод будет располагаться в одном пучке с другими кабелями.

Формула расчета

Инженерная формула расчета для выбора сечения кабеля позволяет определить нужное значение более точно, чем с помощью готовой таблицы. Выполнять вычисления целесообразно, когда в таблицах отсутствуют нужные данные, или речь идет о спорных ситуациях. Например, затруднительно выполнить прокладку более толстого проводника, а меньшее сечение предполагает работу в тяжелом тепловом режиме. В этом случае рекомендуется подстраховаться и убедиться, что меньшего сечения будет достаточно для безопасной эксплуатации кабеля в конкретных условиях.

При расчете подходящего сечения необходимо учитывать металл, из которого изготовлены жилы кабеля. Допустимая токовая нагрузка на медь составляет 10 А на 1 мм ², алюминий – 8 А на 1 мм². Эти цифры актуальны при условии прокладки линии открытым способом. Если предполагается скрытая проводка, к указанным значениям применяется поправочный коэффициент 0,8.

Существует несколько формул, по которым можно вычислить сечение кабеля, зная те или иные параметры. Вот основная из них:

S – площадь сечения;

ρ – удельное сопротивление металла, из которого выполнены жилы;

U_нач – напряжение источника питания;

U_кон – напряжение, при котором работает прибор;

I – ток нагрузки;

L – длина линии.

Удельное сопротивление – величина постоянная и определяется по таблице для нужного металла. В частности, для меди это значение равно 0,0175 Ом×мм ²/м, для алюминия – 0,028 Ом×мм²/м.

Пример 1. Необходимо рассчитать сечение медной проводки для запитывания помещения с электроустановками общей мощностью 6,3 кВт. Предполагаемая длина линии – 70 м. Электроустановки способны работать при минимальном напряжении 207 В.

В первую очередь следует вычислить нагрузку на токопроводящую жилу по формуле:

I – ток нагрузки;

P – мощность электроприборов;

U – напряжение сети.

С учетом имеющихся данных:

Теперь известны все значения для вычисления сечения медного кабеля.

Таким образом, для запитывания электроустановок с общей нагрузкой 28,64 А понадобится медный провод сечением не менее 5,4 мм ².

Пример 2. Вычислить сечение алюминиевого провода для запитывания электрического оборудования с общей нагрузкой 12 А. Минимальное рабочее напряжение 207 В. Длина линии – 35 м.

Все данные для расчета площади сечения провода известны:

Из результатов вычислений ясно, что при заданных условиях площадь сечения алюминиевого кабеля должна быть не менее 1,8 мм ².

Иногда так случается, что провод был куплен заранее, но к моменту его прокладки состав электроустановок несколько раз менялся. В этом случае рекомендуется убедиться, что сечения достаточно для безопасной работы электрической линии. Когда кабель есть на руках, сделать это несложно, ведь существуют специальные формулы.

Формула для расчета площади сечения жил провода:

D – диаметр жилы.

На оплетке кабеля обычно нанесена его маркировка, например, ШВВП 2×2,5, где 2,5 – диаметр жилы в миллиметрах. Но иногда производители завышают этот показатель, а по факту жилу делают тоньше, поэтому лучше измерить этот параметр с помощью штангенциркуля. Если такого инструмента нет, придется прибегнуть к более сложному методу. Жилу необходимо извлечь из оплетки и плотно намотать на любой предмет цилиндрической формы, например, на шариковую ручку или отвертку. 15–20 витков достаточно. Затем следует измерить ширину обмотки линейкой и разделить полученное значение на количество витков. Чем их больше, тем точнее результат.

Когда диаметр жилы известен, например, 2,5 мм, можно вычислить площадь сечения:

Зная сечение жилы, по таблице легко определить, на какую мощность и ток рассчитан конкретный медный или алюминиевый провод.

Эмпирическое правило расчета площади сечения кабеля

На практике часто применяются не только справочные данные, но и правила, выведенные опытным путем. Так, выяснить нужную площадь сечения медного кабеля можно, разделив значение максимального тока на 10. Округлять полученные данные всегда необходимо в большую сторону.

Например, если максимальная нагрузка на токопроводящую жилу составляет 35 А, потребуется кабель сечением 3,5 мм ². Если округлить это значение до ближайшего большего в таблице, получится 4 мм ².

Однако это правило можно применять только в том случае, если величина тока не превышает 40 А. Для нагрузки до 80 А значение необходимо делить на 8.

Что касается алюминиевых проводов, по сравнению с медью они хуже проводят ток. Для нагрузки до 32 А алюминиевые проводники отстают от медных на 20%, для нагрузки до 80 А – на 30%. Поэтому максимальный ток алюминиевого кабеля можно рассчитать как площадь сечения, умноженная на 6.

Площадь сечения электрического провода можно вычислить несколькими способами с помощью утвержденных таблиц и формул. Последние позволяют получить более точные данные. Для удобства разработан онлайн-калькулятор, который дает возможность быстро узнать ток потребления электроустановок на основании значения их мощности. Правильный расчет сечения кабеля – залог надежности электропроводки и общей пожарной безопасности.