Расчет сечения кабеля по нагрузке

При выборе кабеля для питания электрических устройств важно правильно рассчитать площадь поперечного сечения его жилы. Если этого не сделать и проложить проводку «на глаз», результат может оказаться плачевным, вплоть до пожара. Когда сечение кабеля не соответствует нагрузке на линию, владелец в любом случае оказывается в проигрыше.

• Слишком толстый провод – это большая переплата, если только не планируется существенно нагружать кабель дополнительными приборами в дальнейшем. Некоторый запас сечения должен быть обязательно, но увеличивать его значительно смысла нет.
• Слишком тонкий провод – потенциальный источник пожара. Если длительный ток, проходящий по линии, превышает допустимое значение для конкретного сечения, металлическая жила будет нагреваться. Повышение температуры кабеля приведет к разрушению изоляционной оболочки и риску воспламенения расположенных рядом материалов.

Расчет сечения кабеля по нагрузке можно выполнить с помощью готовой таблицы, программы-калькулятора в режиме онлайн или по формуле.

Калькулятор расчета сечения по нагрузке

С целью упростить задачу проектировщиков электрических линий и электриков разработан онлайн-калькулятор. Сервис позволяет в автоматическом режиме вычислять ток потребления электрических приборов. Для этого необходимо ввести в соответствующие поля значение суммарной мощности всех устройств в ваттах и значение напряжения питания в вольтах.

Данные о мощности обычно указываются в технической документации к прибору, а иногда и на бирке/пластине, которая крепится на одной из его внутренних сторон. Информацию о напряжении питания можно отыскать там же, обычно это значение составляет 12, 24, 220 или 380 В.

После того, как калькулятор расчета нагрузки кабеля по сечению помог определить ток, можно перейти к расчету площади поперечного сечения жилы с помощью таблицы или формулы.

Выбор по таблице

Зная токовую нагрузку на линию, определить площадь поперечного сечения жилы провода можно шаблонным способом. Для этого предусмотрена уже готовая таблица расчета сечения кабеля в зависимости от нагрузки на предполагаемую проводку.

По таблице можно узнать площадь поперечного сечения жилы по токовой нагрузке с учетом таких параметров:

• мощность электроприборов;
• напряжение в сети;
• металл, из которого изготовлен кабель;
• метод монтажа проводки.

Зная эти данные, можно быстро определить искомое сечение.

Формула расчета

Чтобы вычислить сечение кабеля по нагрузке с помощью формул, необходимо правильно определить силу тока, который будет проходить по линии. Как правило, питание прокладывается не для одного устройства, поэтому для начала нужно просуммировать мощности всех приборов:

Формулы расчета токовой нагрузки для однофазной (220 В) и трехфазной (380 В) сети отличаются.

Для однофазной линии:

Для трехфазной линии:

В этих формулах:

Р – мощность всех электрических устройств;

К_S – коэффициент одновременности;

U – напряжение в электрической сети;

cosφ = 1 для бытовых приборов.

Формула расчета сечения кабеля по нагрузке позволяет вычислить искомое значение на основе полученных данных.

В этой формуле:

L – длина кабеля;

I – токовая нагрузка на линию;

U_нач – напряжение питания;

U_кон – минимальное напряжение электроприборов;

ρ – удельное сопротивление металлов: для меди – 0,0175 Ом×мм²/м, для алюминия – 0,028 Ом×мм²/м.

Обычно формулы применяются в ситуациях, когда требуется повышенная точность вычислений.

Коэффициенты

При вычислении токовой нагрузки на однофазную сеть (220 В) применяется коэффициент одновременности. Он введен в расчеты, поскольку все подключенные к электрической сети устройства практически никогда не используются одновременно. Этот коэффициент не имеет единственного значения и варьируется в зависимости от общего числа электроприборов.

Так, в жилых зданиях при наличии 50 и более устройств применяется коэффициент, равный 0,4. Если же количество электрических приборов лежит в пределах от 5 до 9 единиц, K_S = 0,78.

Примеры

Пример А. Произвести расчет площади поперечного сечения жилы медного кабеля длиной 65 м для питания электроприборов от однофазной сети. Минимальное рабочее напряжение устройств – 207 В. К линии будут подключены такие приборы: бойлер (2000 Вт), стиральная машина (2500 Вт), освещение (950 Вт), холодильник (500 Вт), компьютер (400 Вт), телевизор (240 Вт), электрочайник (1500 Вт), утюг (1800 Вт), микроволновая печь (1100 Вт), пылесос (1600 Вт), фен (2000 Вт).

В первую очередь следует вычислить суммарную мощность всех электроприборов:

Затем, зная суммарную мощность, необходимо найти токовую нагрузку на однофазную сеть. Учитывая количество электроприборов (11 единиц), коэффициент одновременности будет равен 0,63.

Все данные для расчета сечения кабеля по токовой нагрузке известны:

Таким образом, площадь сечения медного провода для заданных условий должна быть не менее 7,3 мм².

Пример Б. Вычислить минимальную площадь сечения алюминиевого провода для монтажа однофазной электрической линии длиной 70 м в жилом доме. К сети будет подключено 8 приборов общей мощностью 8,3 кВт. Минимальное напряжение их работы – 207 В.

Поскольку суммарная мощность электроприборов и их количество известны, можно сразу же рассчитать нагрузку по току. Коэффициент одновременности составит 0,78.

По формуле расчета площади сечения провода можно вычислить искомый параметр:

Для прокладки электрической линии с заданными условиями необходим кабель с площадью сечения жилы не менее 8,9 мм².