Что такое токовая нагрузка проводов

Зачем производится расчет

Расчет сечения провода по мощности требуется проводить для того, чтобы убедиться, что провода и кабели соответствуют необходимым требования и стандартам, как мощности, так и безопасности и надежности.

Чтобы не произошло плавление или короткое замыкание, стоит заранее произвести расчеты сечения.

Что нужно знать

Одним из основных критериев для расчета сечения является допустимая токовая нагрузка провода. Чтобы определить величину тока, нужно сложить все подключаемые приборы в квартире.

Производится расчет сечения кабеля по мощности и расчет сечения кабеля по току. Распространены сети 220 В и 380 В.

После расчета сечения, силу тока можно рассчитать по следующей формуле для однофазной сети 220в:

I = (P x Kи ) / (U x cos φ)

гдe:

  • P — cyммapнaя мoщнocть вceх элeктpoпpибopoв, Вт;
  • U — нaпpяжeниe ceти, В;
  • KИ= 0.75 — кoэффициeнт oднoвpeмeннocти;
  • cos φ – показатель, который означает подключаемую электротехнику.

Для расчета силы тока в трехфазной сети 380в:

I = P /(√3 x U x cos φ)

После нахождения силы тока, сечение можно найти по таблице сечения кабеля и проводов. Если полученное значение не совпадает с табличным, выбирается наибольшее ближайшее значение.

Чтобы этого избежать нужно увеличивать сечение проводника. Так как провод имеет свое сопротивление (R) расчет производится с учетом следующих данных по формуле:

R = p × L/S

где:

  • R – сопротивление проводника, Ом;
  • p – удельное сопротивление, Ом · мм²/м;
  • L – длина провода, м;
  • S – площадь поперечного сечения, мм².

Какой провод лучше использовать

Смело выбирайте медный провод, так как он имеет следующие преимущества:

  • прочнее и мягче;
  • меньше подвержен коррозии и окислению;
  • проводимость выше, сможет выдержать большую токовую нагрузку.

Единственный минус — стоимость. Она в несколько раз дороже, чем цена алюминиевых, зато полностью оправдана.

Использование плотности тока на практике

Очень часто возникает вопрос о возможности использования конкретного провода для тех или иных целей. То есть, способен ли он выдержать определенную нагрузку

В этих случаях, очень важно определить плотность электротока с допустимой величиной

Данный показатель очень важен, поскольку в каждом проводнике возникает сопротивление току, протекающему через него. Происходят потери тока, из-за чего проводник начинает нагреваться. При слишком больших потерях, наступает критическое нагревание, вызывающее расплавление проводника. Чтобы исключить подобные ситуации, каждому прибору или потребителю устанавливается наиболее оптимальная плотность тока, формула которой позволит рассчитать .

Когда возникает необходимость выбрать нужное сечение провода или кабеля, необходимо учитывать допустимое значение плотности электротока. Для практических расчетов во время проектирования используются специальные таблицы и формулы, позволяющие получить желаемый результат.

Для разных существуют различные значения плотности. В настоящее время используются только медные провода, в которых плотность электротока не должна превышать 6-10 А/мм2. Это особенно актуально для долговременной эксплуатации, когда проводке обеспечивается облегченный режим. Допускается эксплуатация и при повышенных нагрузках, только на очень короткое время.

Электрическим током называется направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц.

Электрический ток в проводниках различного рода представляет собой либо направленное движение электронов в металлах (проводники первого рода), имеющих отрицательный заряд, либо направленное движение более крупных частиц вещества — ионов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд — в электролитах (проводники второго рода), либо направленное движение электронов и ионов обоих знаков в ионизированных газах (проводники третьего рода).

За направление электрического тока условно принято направление движения положительно заряженных частиц.

Для существования электрического тока в веществе необходимо:

  1. наличие заряженных частиц, способных свободно перемещаться по проводнику под действием сил электрического поля;
  2. наличие источника тока, создающего и поддерживающего в проводнике в течение длительного времени электрическое поле.

Количественными характеристиками электрического тока являются сила тока I и плотность тока j.

Сила тока — скалярная физическая величина, определяемая отношением заряда q, проходящего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени t, к этому промежутку времени.

Единицей силы тока в СИ является ампер (А).

Если сила тока и его направление со временем не изменяются, то ток называется постоянным.

Единица силы тока — основная единица в СИ 1 А — есть сила такого неизменяющегося тока, который, проходя по двум бесконечно длинным параллельным прямолинейным проводникам очень маленького сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает силу взаимодействия между ними 2·10 -7 Н на каждый метр длины проводников.

Рассмотрим, как зависит сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов.

Выделим участок проводника площадью сечения S и длиной l (рис. 1). Заряд каждой частицы q 0 . В объеме проводника, ограниченном сечениями 1 и 2, содержится nSl частиц, где n — концентрация частиц. Их общий заряд

Если средняя скорость упорядоченного движения свободных зарядов , то за промежуток времени

все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через сечение 2. Поэтому сила тока:

Таким образом, сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.

Заметим, что в металлах модуль вектора средней скорости упорядоченного движения электронов при максимально допустимых значениях силы тока ~ 10 -4 м/с, в то время как средняя скорость их теплового движения ~ 10 6 м/с.

J — это векторная физическая величина, модуль которой определяется отношением силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника, т.е.

В СИ единицей плотности тока является ампер на квадратный метр (А/м 2).

Как следует из формулы (1),

направление вектора плотности тока совпадает с направлением вектора скорости упорядоченного движения положительно заряженных частиц. Плотность постоянного тока постоянна по всему поперечному сечению проводника.

Зачем производится расчет

Провода и кабели, по которым протекает электрический ток, являются важнейшей частью электропроводки.

Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится, что выбранный провод соответствует всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки.

Безопасная эксплуатация заключается в том, что если вы выберете сечение, не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к чрезмерному перегреву провода, плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Поэтому к вопросу о выборе сечения провода необходимо отнестись очень серьезно.

Что нужно знать

Основным показателем, по которому рассчитывают провод, является его длительно допустимая токовая нагрузка. Проще говоря, это такая величина тока, которую он способен пропускать на протяжении длительного времени.

Чтобы найти величину номинального тока, необходимо подсчитать мощность всех подключаемых электроприборов в доме. Рассмотрим пример расчета сечения провода для обычной двухкомнатной квартиры.

Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами

ЭлектроприборПотребляемая мощность, ВтСила тока, А
Стиральная машина2000 – 25009,0 – 11,4
Джакузи2000 – 25009,0 – 11,4
Электроподогрев пола800 – 14003,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита4500 – 850020,5 – 38,6
СВЧ печь900 – 13004,1 – 5,9
Посудомоечная машина2000 – 25009,0 – 11,4
Морозильники, холодильники140 – 3000,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом1100 – 12005,0 – 5,5
Электрочайник1850 – 20008,4 – 9,0
Электрическая кофеварка630 – 12003,0 – 5,5
Соковыжималка240 – 3601,1 – 1,6
Тостер640 – 11002,9 – 5,0
Миксер250 – 4001,1 – 1,8
Фен400 – 16001,8 – 7,3
Утюг900 –17004,1 – 7,7
Пылесос680 – 14003,1 – 6,4
Вентилятор250 – 4001,0 – 1,8
Телевизор125 – 1800,6 – 0,8
Радиоаппаратура70 – 1000,3 – 0,5
Приборы освещения20 – 1000,1 – 0,4

После того как мощность будет известна расчет сечения провода или кабеля сводится к определению силы тока на основании этой мощности. Найти силу тока можно по формуле:

1) Формула расчета силы тока для однофазной сети 220 В:

расчет силы тока для однофазной сети

где Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт; U — напряжение сети, В; КИ= 0.75 — коэффициент одновременности; cos для бытовых электроприборов- для бытовых электроприборов. 2) Формула для расчета силы тока в трехфазной сети 380 В:

расчет силы тока для трехфазной сети

Зная величину тока, сечение провода находят по таблице. Если окажется что расчетное и табличное значения токов не совпадают, то в этом случае выбирают ближайшее большее значение. Например, расчетное значение тока составляет 23 А, выбираем по таблице ближайшее большее 27 А — с сечением 2.5 мм2.

Какой провод лучше использовать

На сегодняшний день для монтажа, как открытой электропроводки, так и скрытой, конечно же большой популярностью пользуются медные провода.

  • Медь, по сравнению с алюминием, более эффективна:
  • она прочнее, более мягкая и в местах перегиба не ломается по сравнению с алюминием;
  • меньше подвержена коррозии и окислению. Соединяя алюминий в распределительной коробке, места скрутки со временем окисляются, это приводит к потере контакта;
  • проводимость меди выше чем алюминия, при одинаковом сечении медный провод способен выдержать большую токовую нагрузку чем алюминиевый.

Недостатком медных проводов является их высокая стоимость. Стоимость их в 3-4 раза выше алюминиевых. Хотя медные провода по стоимости дороже все же они являются более распространенными и популярными в использовании чем алюминиевые.

Пример расчета сечения кабеля

Задача: запитать ТЭН мощностью W=4,75 кВт медным проводом в кабель-канале.
Расчет тока: I = W/U. Напряжение нам известно: 220 вольт. Согласно формуле протекающий ток I = 4750/220 = 21,6 ампера.

Ориентируемся на медный провод, потому берем значение диаметра медной жилы из таблицы. В колонке 220В – медные жилы находим значение тока, превышающего 21,6 ампера, это строка со значением 27 ампера. Из этой же строки берем Сечение токопроводящей жилы, равное 2,5 квадрата.

Расчет необходимого сечения кабеля по марке кабеля, провода

Число жил, сечение мм. Кабеля (провода)Наружный диаметр мм.Диаметр трубы мм.Допустимый длительный ток (А) для проводов и кабелей при прокладке:Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) ПУЭ
ВВГВВГнгКВВГКВВГЭNYMПВ1ПВ3ПВХ (ПНД)Мет.тр. Дув воздухев землеСечение, шины ммКол-во шин на фазу
11х0,75      2,716201515123
21х1      2,81620171715х3210  
31х1,55,45,4   33,21620233320х3275  
41х2,55,45,7   3,53,61620304425х3340  
51х466   441620415530х4475  
61х66,56,5   55,51620507040х4625  
71х107,87,8   5,56,220208010540х5700  
81х169,99,9   78,2202010013550х5860  
91х2511,511,5   910,5323214017550х6955  
101х3512,612,6   1011323217021060х6112517402240
111х5014,414,4   12,513,2323221526580х6148021102720
121х7016,416,4   1414,84040270320100х6181024703170
131х9518,818,7   1617404032538560х8132021602790
141х12020,420,4     505038544580х8169026203370
151х15021,121,1     5050440505100х8208030603930
161х18524,724,7     5050510570120х8240034004340
171х24027,427,4     6365605 60х10147525603300
183х1,59,69,2  9  2020192780х10190031003990
193х2,510,510,2  10,2  20202538100х10231036104650
203х411,211,2  11,9  25253549120х10265041005200
213х611,811,8  13  25254260Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP30
223х1014,614,6     25255590
233х1616,516,5     323275115
243х2520,520,5     323295150
253х3522,422,4     4040120180Сечение, шины ммКол-во шин на фазу
264х1  89,5   16201414123
274х1,59,89,89,210,1   2020192750х56501150 
284х2,511,511,511,111,1   2020253863х575013501750
294х503031,3     636514522580х5100016502150
304х7031,636,4     8080180275100х5120019002550
314х9535,241,5     8080220330125х5135021503200
324х12038,845,6     100100260385Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31
334х15042,251,1     100100305435
344х18546,454,7     100100350500
355х1  9,510,3   16201414
365х1,510101010,910,3  20201927Сечение, шины ммКол-во шин на фазу
375х2,5111111,111,512  20202538123
385х412,812,8  14,9  2525354950х56001000 
395х614,214,2  16,3  3232426063х570011501600
405х1017,517,5  19,6  4040559080х590014501900
415х162222  24,4  505075115100х5105016002200
425х2526,826,8  29,4  636595150125х5120019502800
435х3528,529,8     6365120180    
445х5032,635     8080145225    
455х9542,8      100100220330    
465х12047,7      100100260385    
475х15055,8      100100305435    
485х18561,9      100100350500    
497х1  1011   16201414    
507х1,5  11,311,8   20201927    
517х2,5  11,912,4   20202538    
5210х1  12,913,6   25251414    
5310х1,5  14,114,5   32321927    
5410х2,5  15,617,1   32322538    
5514х1  14,114,6   32321414    
5614х1,5  15,215,7   32321927    
5714х2,5  16,918,7   40402538    
5819х1  15,216,9   40401414    
5919х1,5  16,918,5   40401927    
6019х2,5  19,220,5   50502538    
6127х1  1819,9   50501414    
6227х1,5  19,321,5   50501927    
6327х2,5  21,724,3   50502538    
6437х1  19,721,9   50501414    
6537х1,5  21,524,1   50501927    
6637х2,5  24,728,5   63652538    

Конструкция

Конструктивно все типы проводов СИП содержат жилы, выполненные в определенной форме с заданным количеством, одна из которых может выполнять функции несущей струны для линии.

По типу они различаются таким образом:

  • СИП-1 – четырехжильный провод, в котором каждая из жил представлена скрученными друг относительно друга проводниками. В данной марке СИП три из них предназначены для трех фаз и оснащены термопластичной изоляцией, а четвертая для нулевого вывода, но она не изолирована. В нулевом проводнике центральная проволока выполнена из стали и является несущей. При наличии в конце маркировки буквы А (СИП-1А), нулевой вывод будет оснащен изоляцией.
  • СИП-2 – такой же четырехжильный вариант, как и предыдущий, с единственным отличием в том, что нулевой провод имеет изоляцию. В классическом исполнении нулевая жила изолируется термопластичным полиэтиленом, а в марке СИП-2А сшитым полиэтиленом, так же как и фазные. Второй вариант применяется для участков с значительным воздействием атмосферных факторов. Как и предыдущая марка, этот СИП используется в линиях до 1 кВ.
  • СИП-3 – в отличии от предыдущих марок, представляет собой одножильный вариант токоведущего провода. Конструктивно в центре этого СИП находится стальная несущая проволока, которая окружена алюминиевыми токоведущими жилами. Применяется в высоковольтных линиях напряжением 6 – 35кВ для прокладки фаз на большие расстояния.
  • СИП-4 – представляет собой парную систему, в которой каждая жила имеет свою пару, но, в отличии от предыдущих, у нее отсутствует несущий элемент и нулевой провод. Поэтому такая марка не может применяться для монтажа линий, так как существует вероятность ее разрыва при воздействии ветровых нагрузок. В качестве изоляции здесь применяется термопластичный полиэтилен. Существует вариант марки с буквой Н (СИП-4Н), которая свидетельствует о том, что токоведущие элементы изготовлены из сплава алюминия, если буква Н отсутствует, в конкретной марке используется чисто алюминиевая проволока.
  • СИП-5 – полностью идентичен с предыдущей маркой – также имеет парное число жил и не содержит нулевого провода с несущим элементом. Единственным отличием является тип изоляции, покрывающей проводники, в марках СИП-5 и СИП-5Н это сшитый полиэтилен, который позволяет повысить рабочий температурный предел до 30%.

Аварийно-допустимые токовые нагрузки для неизолированных проводов (АДТН).

Вопросы перегрузок проводов высоковольтных линий электропередачи не отражены в действующих частях ПУЭ-6, 7 изд. и ПТЭ. В связи с чем довольно часто на практике применяется АДТН=ДДТН.

ДДТН, как было указано выше определяется на основании табл.1.3.29 ПУЭ с учетом поправочных коэффициентов по табл. 1.3.3 ПУЭ.

Однако, при необходимости к данному вопросу можно подойти с другой следующим образом.

Протекание тока по проводу приводит к его нагреву. Значит возможно пропустить по проводу больший ток, но не забыв при этом обеспечить его механическую стойкость, а также учесть что с увеличением нагрева провода может снизиться габарит между этим проводом и другими объектами, а также габарит до земли.

В соответствии с п.5а.2 в ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)»: «Длительно-допустимая температура проводов в процессе эксплуатации не должна превышать 90 °С «. В ПУЭ же значения представлены для 70 °С, с возможностью применения поправочных коэффициентов на нагрев до 80 °С.

Допускать нагрев проводов до 90 °С или нет является вопросом собственника (субъекта электроэнергетики) данной линии, т.к. именно его данные и под его ответственность будут использованы в системе, в том числе в диспетчерских центрах АО «СО ЕЭС» (см. Приказ Министерства энергетики РФ от 23 июля 2012 г. N 340).

Так например, в стандарте организации СТО 56947007-29.240.55.143-2013 «Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий» (ПАО «ФСК ЕЭС» ) допускается в определенных случаях токовая нагрузка провода более указанной в ПУЭ за счет большего нагрева провода, если это возможно по условию сохранения его механической прочности и по условию сохранения габаритов ВЛ до земли, препятствий и пересечений.

В указанном документе представлены методики уточненных расчетов длительно и аварийно допустимого тока, а также расчет времени существования допустимого и аварийного режима.

Кроме того, в соответствии с информационными системами нормативов (например, NORMA CS ) на данный момент в РФ действует и такой документ как МТ 34-70-037-87 (он же РД 34.20.547, он же СО 153-34.20.547) «Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи».

Указанный документ схож с документом ПАО «ФСК ЕЭС», однако принят был еще в 1987 году. В нем приводятся данные исследований, что без ущерба для прочности провода можно повысить температуру до 90 °С. Однако требуется контролировать стрелы провеса и возникает опасность уменьшения нормированных габаритов. Методики, представленные в документе, направлены на получение точных данных по допустимым токовым нагрузкам для индивидуальных условий, в связи с чем не приводятся в данной статье.

Какой максимальный и минимальный длительно-допустимый ток

Прежде чем устанавливать оборудование дома либо на работе, стоит узнать максимально-допустимый ток для медных проводов. Рассматривая варианты с резиновой изоляцией, показатель максимума доходит до 830 А. В случае использования медных жил показатель сокращается до 645 А. У некоторой продукции применяется металлическая защитная оболочка. По данной категории показатель равен 605 А.

Вам это будет интересно Особенности термоусадочной трубки

Допустимая длительная токовая нагрузка вводного провода со свинцовой изоляцией 465 А. Когда электрик берет медный провод с оболочкой из полиэтилена, параметр увеличивается и равняемся 704 А.

Комплексная поставкакабельно-проводниковойпродукции и арматуры

Провод СИП-3 1х70: характеристики и преимущества

Самонесущий изолированный провод СИП-3 1х70 предназначен для стационарных установок, а также для использования в воздушных магистральных линиях. Номинальная частота — 50 герц, рассчитан на сети до 20 киловольт (есть так же исполнение на 35 кВ). Для изготовления его токопроводящих жил используется алюминиевый сплав и сердечник из стали. Изолирующим материалом служит светостабилизированный сшитый полиэтилен.Провод СИП-3 1х70

Этот самонесущий изолированный провод достаточно универсален. Он может быть проложен в местности, где преобладает умеренный, тропический или холодный климат, а также вблизи солёного водоёма или в районе засоленных песков. Кроме того СИП 3 1х70 особенно удобен для прокладки в индустриальных и сельскохозяйственных зонах. Он широко применяется для подвода электроэнергии к многоквартирным и загородным домам, дачам и хозяйственным постройкам. Его используют для обеспечения током промышленных предприятий, складов и гаражей, рекреационных объектов и т.д.

Перечень характеристик

Помимо приведённых выше основных параметров, при описании СИП 3 1х70 на 20 кВ используются и другие технические характеристики.

  1. Величина испытательного переменного напряжения при частоте 50 герц — 24 киловольт.
  2. Период выдержки во время испытания равен 5 минут.
  3. Значение разрывной прочности сплава из алюминия — минимум 295 мегапаскалей.
  4. Минимальная величина разрывного усилия — 20,6 килоньютонов;
  5. Длительно допустимый ток для СИП 3 1х70 равен 310 ампер.
  6. Для СИП 3 1 70 допустимый односекундный ток равен 6 килоампер.
  7. Активное и индуктивное сопротивление в сети 10 киловольт равно 0,493 и 0,291 Ом на километр соответственно.
  8. Для провода СИП 3 1х70 расчётный вес 1 метра равняется 3,37 килограммов.
  9. Диаметр провода — 14,3 миллиметра.
  10. Допустимый нагрев жилы — до 90 градусов по Цельсию.
  11. Максимум температуры нагревания жилы в случае короткого замыкания — 250 градусов по Цельсию.
  12. Минимум радиуса изгиба равен 10 наружным диаметрам.
  13. Рабочие температуры находятся в диапазоне от -60 до +50 градусов по Цельсию.
  14. Провод рассчитан на 40 лет эксплуатации.

Провод СИП-3 1х70 в наличии на складе!

Основные преимущества

СИП 1х70 имеет целый ряд преимуществ по сравнению с аналогами:

  • существенно сниженные затраты при строительстве линий электропередачи;
  • наличие высоких технических свойств;
  • возможность существенно снизить потери в линиях электропередачи;
  • сочетание надёжного сервиса и минимальных расходов, связанных с обслуживанием;
  • высокая степень надёжности при эксплуатации;
  • устойчивость к возгоранию;
  • невозможность несанкционированного присоединения к местным электросетям.

Механизмы ценообразования

Стоимость СИП 3 1х70 формируется в зависимости от объема приобретаемой продукции заказчиком. Актуальную цену за метр СИП 3 1х70 на нужный Вам метраж Вы можете уточнить у наших менеджеров. Также цена, по которой можно купить провод СИП 3 1х70 зависит от номинального напряжения на который рассчитан провод: есть исполнение на 20кВ и 35кВ.

Условия теплоотдачи

Важным условием тепловой отдачи считается влажная среда, в которой находится кабель. При размещении провода в грунте теплоотвод напрямую связан со структурой и его составом, а также уровнем влажности.

Для получения наиболее точных величин придется проанализировать состав почвы, в зависимости от которого будет разным сопротивление. При помощи таблицы ищут удельное сопротивление. Благодаря качественной утрамбовке данная характеристика может быть уменьшена. Песок и гравий обладают меньшей теплопроводностью по сравнению с глиной, поэтому в идеале провода засыпают последней. Вместо глины можно использовать суглинок без примесей шлака, камней и мусора.

Важно помнить о разных условиях охлаждения кабеля с изоляцией и без нее. В первом случае тепловые потоки, исходящие при нагреве жил, вынуждены преодолевать дополнительный барьер в виде изоляционного слоя

Расположение кабеля в траншее

При подземной укладке кабеля, когда в одной траншее расположено сразу два проводника, процесс охлаждения существенно замедлится, что приведет к снижению допустимые токовых нагрузок.

С точки зрения электрической и пожарной безопасности, определение правильных длительно допустимого тока и сечения кабеля — важное условие, позволяющее исключить перегревы, нарушение изоляции и воспламенение кабельной линии. При расчетах следует быть внимательными и учесть множество дополнительных условий

Определенные корректировки нужны даже для табличных значений.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий