Для чего необходим расчет кабеля (провода)
В вопросе выбора сечения проводов (кабеля) важно иметь представление для какой цели выбираем, от этого зависит цена и конечно безопасность электропроводки. Протекая по проводам, ток нагревает их, чем выше ток и больше длина, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:
где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление. Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:
R = ρ · L/S (2),
где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.
Т.е, всё просто, чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Сечение проводника необходимо для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также вопрос цены.
Правила расчета по длине кабеля
Расчет сечения кабеля по длине зависит от количество метров проводника для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные: L – длина проводника, м. Для примера взято значение 20 м. длина проводника, для расчета берем 40.м, (т.е., поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, расстояние длины кабеля и умножать вдвое). Далее выберем материал — алюминий или медь, где ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия. I – номинальная сила тока, А.
Расчет производим в два этапа, определяем ток и сечение проводника при напряжении U 220 В. и мощности Р 10 кВт. однофазной сети медным проводом:
1. Определить номинальную силу тока по формуле:
I = (P · Кс) / (U · cos φ) =(10000· 0,75) /(220 · 1) = 34,09 А,
где P – мощность в ваттах (где, суммарная всех приборов в доме, для примера возьмем значение Р — 10 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (обычно применяют — 0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов (если брать электродвигатели 2-3 кВт, то cos φ – 0,95 примерно). В примере получилось значение I — 34,09 А. округлим до 34 А.
2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2): R = ρ · L/S. Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:
dU = 0,05 · 220 В = 11 В. Потери напряжения dU = I · R, отсюда
R = dU/I = 11/34 = 0,32 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:
S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,32 = 2,18 мм2,
округляем в большую сторону по сечению до S — 2,5 мм2.
Заметим, что согласно ПУ разрешенная мощность для частников 10 кВт. при напряжении 220 В. и 15 кВт. при U 380 В. Ниже пример расчёта для 15 кВт. при напряжении 380 В.
Формула расчёта для трёхфазной сети мощностью Р 15 кВт. (для примера Кс — 0,75; cos φ — 0,8), алюминиевым 4-х жильным кабелем при длине 20 м., 20 х 4 = 80 м. общая длина проводника:
I = (P · Кс) / (√3 · U · cos φ) = (15000 · 0,75)/(1,73 · 380 · 0,8) = 21,39 А,
dU = 0,05 · 380 В = 19 В. Потери напряжения dU = I · R, R = dU/I, отсюда
R = dU/I = 19/21,39 = 0,89 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:
S = ρ · L/R = 0,0281 · 40/0.89 = 2,525 мм2,
т.е., ближайшие сечение проводника необходимо брать S — 4 мм2.
Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности:
