Рекомендовать:

Таблицы по выбору сечения кабеля по мощности и току

Любое бытовое или силовое оборудование имеет свою мощность (2, 5, 20, 100кВт и т. д), для передачи которой требуются провода определенного диаметра. Используемая, чтобы определить сечение кабеля по мощности таблица, значительно ускоряет процесс его правильного подбора, но для общего понимания процесса этого мало. Далее в статье постараемся разобраться в том, как использовать эти инструменты на практике, и какие теоретические принципы заложены в основу их формирования и вообще выбора сечения.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • Что такое электропровод?
  • Геометрическое определение сечения
  • Влияние материала проводника на его характеристики
  • Соотношения ключевых характеристик

Что такое электропровод?

Прежде чем приступить к практическому описанию процесса, нужно разобраться в том, что собой представляет электрический кабель на 10, 20 или 100кВт. Еще со школьного курса физики мы должны знать, что для обеспечения направленного движения заряженных частиц (электронов), которое и является током, нужен проводник с подходящими качествами. Исходя из того, что приходится организовывать передачу электричества на расстояние, лучшей формой для него является кабель – тонкий длинный провод из токопроводящего материала. Обычно с такими материалами ассоциируется металл, но и человеческое тело способно проводить ток. Чтобы не допустить поражения организма от случайного контакта с открытым проводом, его в обязательном порядке изолируют.

Наглядное строение провода

Наглядное строение провода

Исходя из этих соображений, любой кабель должен состоять, как минимум, из трех основных элементов:

  1. Токопроводящая жила. На практике их используется несколько в зависимости от организованной схемы электроснабжения. Например, в сети на 220В провод имеет 2 спаренных провода (фаза и ноль), а силовые сети 380В организованы 3 и более токопроводящих элементах. Следует учитывать, что даже каждая отдельная жила может быть монолитной или многопроволочной (общее сечение достигается за счет);
  2. Изоляция. Это слой материала, которым покрывается каждая из отдельных жил (скруток), чтобы не допустить контакта с другими проводниками и возникновения в этой точке критических значений величины тока, например, короткого замыкания. В этой роли обычно используются пленочные, полимерные, текстильные материалы или их комбинация;
  3. Оболочка. Внешний слой, который защищает от механического и химического повреждения его базовые компоненты.

В зависимости от предназначения кабеля, установленной мощности (1, 20 или 100кВт), этот перечень может быть дополнен выбором бронированных оберток, экранами, заполнителями и т. д.

Геометрическое определение сечения

С точки зрения геометрии, кабель представляет собой условно круглый провод определенной длины. Его сечение, то есть площадь круга определяется из следующего соотношения:

Формула сечения кабеля

где S – площадь круга, мм2; D – диаметр круга, мм.

Такая зависимость справедлива, когда жила однородная. Если она состоит из определенного количества проводков, то общая площадь определяется, как сумма площадей отдельных компонентов:

Формула для определения сечения нескольких проводов в скрутке

где n – количество проводков в скрутке.

Наглядную иллюстрацию этих случаев можно наблюдать на следующем рисунке:

Провода в скрутке: пояснение к формуле

Если учитывать зависимости, то можно получить следующие значения площадей проводов:

Значения площади проводов

Влияние материала проводника на его характеристики

Основные критерии, которые влияют на выбор сечения кабеля с точки зрения электротехники, это нагрузка по току, напряжение и мощность, потребляемая приборами. Теоретические зависимости, которые увязывают три этих параметра для однофазной сети 220В и трехфазной на 380В, выглядят следующим образом:

Теоретические характеристики для подключения к однофазной сети на 220 и на 380В

где P – суммарная мощность всех потребителей, Вт; KO – коэффициент одновременности; U – напряжение в сети, В; cos φ – коэффициент эффективности.

Тем не менее, эти уравнения не дают понятия о том, каким образом материал проводника влияет на максимальное потребление электроэнергии, ток, напряжение и в чем состоит проблема выбора. Для этого необходимо использовать еще один параметр, фигурирующий в законе Ома, а именно сопротивление. Его формула выглядит следующим образом:

Формула для определения максимального потребления тока

где l – длина провода, м, S – площадь сечения, мм2; ρ – удельное сопротивление, Ом·мм2/м.

Последний параметр как раз и является уникальным для каждого материала. Например, для меди он составляет 0,017, для алюминия – 0,028, для стали – 0,098. Если предыдущее выражение подставить в известную формулу, связывающую мощность и ток, то получится следующее:

Формула на основе закона Ома

Если для сравнения принять постоянные значения S=1мм2, l=1м и Р=0,1кВт=100Вт, то для указанных выше материалов предельное значение тока будет достигать:

Предельные значения тока для меди, алюминия, стали

Полученные данные можно интерпретировать, как максимальную токовую нагрузку, которую способен выдержать проводник при одинаковом напряжении.

Соотношения ключевых характеристик

Очевидно, что в практических расчетах при проектировании систем электроснабжения приходится каждый раз обращаться к установленным зависимостям. Для таких случаев специально разработана сводная таблица, в которой стандартные значения сечений можно выбрать исходя из максимального тока (А), напряжения сети (В) и суммарной потребляемой мощности (кВт). Пара А-кВт представлена для обоих номинальных напряжений: бытового однофазного (220В) и силового трехфазного (380В). Поскольку наиболее часто в современной практике используются кабеля с медными и алюминиевыми жилами, то таблица для их выбора будет иметь следующий вид:

  • Для меди:

Таблица сечения проводов из меди

  • Для алюминия:

Таблица сечения проводов из алюминия

Представленные в них соотношения выбраны не зря, а с учетом безопасности и долговечности. Если, к примеру, провода на 16мм2 использовать в однофазной сети, которая потребляет свыше 20кВт, то они начнут перегреваться, теряя свои технические характеристики. В конечном счете это приводит также тепловому разрушению изоляции и жил.

Пользоваться таблицей довольно просто. Для этого сначала необходимо определить суммарную мощность приборов. Допустим, она составляет 20кВт. Ознакомившись с формулами , то получим ориентировочные значения тока нагрузки:

Ориентировочные данные тока нагрузки

Сопоставив максимальную мощность и полученные значения тока с материалом проводника, можно подобрать следующие допустимые значения сечений жилы:

 Напряжение 220ВНапряжение 380 В
Сечение, мм2Макс. ток, АМакс. мощность, кВтСечение, мм 2Макс. ток, АМакс. мощность, кВт
Медный провод2511525.3167549.5
Алюминиевый провод3510022358556.1

Выбор правильного сечения для проводов – очень ответственный этап в процессе проектирования систем электроснабжения. Для его упрощения специально разработаны сводные таблицы, где указанный параметр связан с током и мощностью до 100кВт и выше.

Рекомендовать статью
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (рейтинг: 4,00 из 5)
Loading...
Вопросы? С удовольствием на них ответим!