Как рассчитать электрическую емкость проводов

Расчет сечения провода электропроводки по мощности подключаемых электроприборов

Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования. В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.

Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке. В случае если сила потребляемого тока электроприбором не известна, то ее можно измерять с помощью амперметра.

Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или kVA). 1 кВт=1000 Вт.

Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами

Электроприбор	Потребляемая мощность, Вт	Сила тока, А
Стиральная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Джакузи	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Электроподогрев пола	800 – 1400	3,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита	4500 – 8500	20,5 – 38,6
СВЧ печь	900 – 1300	4,1 – 5,9
Посудомоечная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Морозильники, холодильники	140 – 300	0,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом	1100 – 1200	5,0 – 5,5
Электрочайник	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Электрическая кофеварка	630 – 1200	3,0 – 5,5
Соковыжималка	240 – 360	1,1 – 1,6
Тостер	640 – 1100	2,9 – 5,0
Миксер	250 – 400	1,1 – 1,8
Фен	400 – 1600	1,8 – 7,3
Утюг	900 –1700	4,1 – 7,7
Пылесос	680 – 1400	3,1 – 6,4
Вентилятор	250 – 400	1,0 – 1,8
Телевизор	125 – 180	0,6 – 0,8
Радиоаппаратура	70 – 100	0,3 – 0,5
Приборы освещения	20 – 100	0,1 – 0,4

Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.

Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.

Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит:

7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А

С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.

Выбор сечения провода для подключения электроприборов к трехфазной сети 380 В

При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.

Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В

Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность

Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А. По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2. Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.

Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике. Например, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.

Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».

P=IU

Данные формулы используют в случаях активной нагрузки (потребители в жилых помещениях, лампочки, утюги). Для реактивной нагрузки в основном используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (для работы мощных трансформаторов, электродвигателей, обычно в промышленности).

В следующей таблице предложены исходные параметры – потребляемый ток и мощность, а определяемые величины – сечение провода и ток отключения защитного автоматического выключателя.

Исходя из потребляемой мощности и тока – выбор площади поперечного сечения провода и автоматического выключателя.

Зная мощность и ток, в нижеприведенной таблице можно выбрать сечение провода.

Таблица 2.

Макс. мощность, кВт	Макс. ток нагрузки, А	Сечение провода, мм2	Ток автомата, А
1	4.5	1	4-6
2	9.1	1.5	10
3	13.6	2.5	16
4	18.2	2.5	20
5	22.7	4	25
6	27.3	4	32
7	31.8	4	32
8	36.4	6	40
9	40.9	6	50
10	45.5	10	50
11	50.0	10	50
12	54.5	16	63
13	59.1	16	63
14	63.6	16	80
15	68.2	25	80
16	72.7	25	80
17	77.3	25	80

Критические случаи в таблице выделены красным цветом, в этих случаях лучше перестраховаться, не экономя на проводе, выбрав более толстый провод, нежели указано в таблице. А ток автомата наоборот поменьше.

По таблице можно без труда выбрать сечение провода по току, или сечение провода по мощности. Под заданную нагрузку выбрать автоматический выключатель.

В данной таблице все данные приведены для следующего случая.

• Одна фаза, напряжение 220 В
• Температура окружающей среды +300С
• Прокладка в воздухе либо коробе (находится в закрытом пространстве)
• Провод трехжильный, в общей изоляции (провод)
• Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
• В очень редких случаях потребитель достигает максимальную мощность. В таких случаях, максимальный ток может действовать длительно без отрицательных последствий.

Рекомендовано выбирать большее сечение (следующее из ряда), в случаях, когда температура окружающей среды будет на 200С выше, либо в жгуте будет несколько проводов

Это особо важно в тех случаях, если значение рабочего тока, приближено к максимальному

В сомнительных и спорных моментах, таких как:

большие пусковые токи; возможное в будущем увеличение нагрузки; пожароопасные помещения; большие перепады температур (например, провод находится на солнце), необходимо увеличить толщину проводов. Либо же для достоверной информации, обратиться к формулам и справочникам. Но в основном, табличные справочные данные применимы для практики.

Также толщину провода можно узнать эмпирическим (полученным опытным путем) правилом:

Правило выбора площади сечения провода для максимального тока.

Нужную площадь сечения для медного провода, исходя из максимального тока, можно подобрать применяя правило:

Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.

Расчеты по этому правилу без запаса, поэтому полученный результат нужно округлить в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, нужен провод сечением мм, а ток 32 Ампер. Необходимо брать ближайший, конечно, в большую сторону – 4 мм . Видно, что данное правило вполне укладывается в табличные данные.

Следует заметить, что данное правило хорошо работает для токов до 40 Ампер. Если же токи больше (за пределами жилого помещения, такие токи на вводе) – нужно выбирать провод с еще большим запасом, и делить уже не на 10, а на 8 (до 80 А).

Это же правило и для поиска максимального тока через медный провод, если известна его площадь:

Максимальный ток равен площади сечения, умножить на 10.

Что такое сечение провода и как его определить

Чтобы увидеть сечение провода достаточно его перерезать поперек и посмотреть на срез с торца. Площадь среза и есть сечение провода. Чем оно больше, тем большую силу тока может передать провод.

Как видно из формулы, сечение провода легко вычислить по его диаметру. Достаточно величину диаметра жилы провода умножить саму на себя и на 0,785. Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы и умножить на их количество.

Диаметр проводника можно определить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм или микрометра с точностью до 0,01 мм. Если нет под рукой приборов, то в таком случае выручит обыкновенная линейка.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К электрическим сетям предъявляются следующие требования:

• безопасность;
• надежность;
• экономичность.

Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.

Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода — это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.

Правильному подбору проводника посвящёна отдельная глава в ПУЭ: «Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны».

Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( «Правила устройства электроустановок«). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:

1. Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
2. Материал проводника.
3. Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность — в киловаттах (кВт).
4. Месторасположение кабеля.

В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину — 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.

В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно «Правилам устройства электроустановок«, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А. В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на ступень больше, чем у ВА. В данном случае после 25 А находится 35 А. Последнюю величину и необходимо брать за расчетную. Току 35 А соответствуют сечение 4 мм² и мощность 7,7 кВт. Итак, выбор сечения медного провода по мощности завершен: 4 мм².

Чтобы узнать, какое сечение провода нужно для 10 кВт, опять воспользуемся справочником. Если рассматривать случай для открытой проводки, то надо определиться с материалом кабеля и с питающим напряжением.

Как рассчитать сечение кабеля по мощности: формула

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Первый шаг. Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:

Pсум = (P1 + P2 + .. + Pn) × Kс

• P1, P2 .. – мощность электроприборов, Вт;
• Kс – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.

Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:

I = Pсум / (U × cos ϕ)

• Pсум – суммарная мощность электроприборов;
• U – напряжение в сети;
• cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

Третий шаг. На последнем этапе используются таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Таблица сечения медного кабеля по току по ПУЭ-7

Сечение проводника, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных
открыто	в одной трубе
двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного двухжильного	одного трехжильного
0.5	11	–	–	–	–	–
0.75	15	–	–	–	–	–
1	17	16	15	14	15	14
1.2	20	18	16	15	16	14.5
1.5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2.5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	–	–	–
185	510	–	–	–	–	–
240	605	–	–	–	–	–
300	695	–	–	–	–	–
400	830	–	–	–	–	–

Таблица сечения алюминиевого кабеля по току по ПУЭ-7

Сечение проводника, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных
открыто	в одной трубе
двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного двухжильного	одного трехжильного
2	21	19	18	15	17	14
2.5	24	20	19	19	19	16
3	27	24	22	21	22	18
4	32	28	28	23	25	21
5	36	32	30	27	28	24
6	39	36	32	30	31	26
8	46	43	40	37	38	32
10	60	50	47	39	42	38
16	75	60	60	55	60	55
25	105	85	80	70	75	65
35	130	100	95	85	95	75
50	165	140	130	120	125	105
70	210	175	165	140	150	135
95	255	215	200	175	190	165
120	295	245	220	200	230	190
150	340	275	255	–	–	–
185	390	–	–	–	–	–
240	465	–	–	–	–	–
300	535	–	–	–	–	–
400	645	–	–	–	–	–

Как правильно произвести расчет по другим показателям

При прокладке электрокоммуникаций стоит понимать зависимость сечения от силы тока, длины материала, напряжению и нагрузке. На этих критериях необходимо основывать выбор.

По току

Величина тока при прохождении через проводник в условиях комнатной температуры зависит от ширины, длины, удельного сопротивления и температурного режима. В квартирах и домах чаще всего используют медный провод, поэтому при подборе сечения ориентируются на данные ПУЭ.

Сечение, мм2	Ток, А по типу прокладки
Открытый	Одна труба
2 одножильных	3 одножильных	4 одножильных	1 двухжильный	1 трехжильный
0,5	11	–	–	–	–	–
0,75	15	–	–	–	–	–
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	21
2,5	30	27	25	25	25	24
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	22	27

По длине

В случае высокого токопотребления стоит выбирать короткий материал. Излишняя длина приведет к потере качества электропередачи – напряжение на отдельных участках будет «прыгать». Зависимость сечения от расстояния до точки запитки прописана в нормативной таблице.

Мощность, Вт	Ток, А	1,5 мм2	2,5 мм2	4 мм2	6 мм2
500	2,5	100 м	165 м	265 м	395 м
1000	4,6 м	30 м	84 м	135 м	200 м
1500	6,8 м	33 м	57 м	90 м	130 м
2000	9 м	25 с	43 м	68 м	100 м
2500	11,5 м	20 м	34 м	54 м	80 м
3000	13,5 м	17 м	29 м	45 м	66 м
3500	16 м	14 м	24 м	39 м	56 м
4000	18 м	–	21 м	34 м	49 м
4500	20 м	–	19 м	30 м	44 м

По нагрузке

Для трехфазной сети свойственно тройное увеличение момента нагрузки. Двойной скачок нагрузки в режиме симметричного напряжения происходит, поскольку ток нулевого проводника равняется нулю. Точные данные можно узнать из таблицы.

Разность напряжения, %	Момент нагрузки по сечению провода
1,5	2,5	4	6
1	108	180	288	432
2	216	360	576	864
3	324	540	864	1296
4	432	720	1152	1728
5	540	900	1440	2160

Трёхфазная электрическая сеть

Расчет сечения провода по нагрузке предусматривает коэффициент одновременности 0,75 и может осуществляться математически:

1. Составляется список домашних электроприборов.
2. На основании документации или таблицы указывается номинальная мощность.
3. Устанавливается возможность эксплуатации техники при единовременной нагрузке.
4. Рассчитывается поправочный коэффициент по времени использования за сутки в процентном отношении к 24 ч для каждого из приборов.
5. Номинальная мощность оборудования умножается на поправочный коэффициент.
6. Все данные суммируются.
7. Находится значение в таблице и к нему прибавляется еще 15 %.

По напряжению

Программа для расчета падения напряжения на кабеле

Если планируется укладка кабеля на большое расстояние, принимаются во внимание риски падения напряжения. Показатель находится под влиянием:

• длины провода – при увеличении напряжение падает;
• площадь поперечного сечения – при увеличении снижается падение напряжения;
• удельное сопротивление проводника – стандартный размер 1 мм2/1 м.

Падение напряжения равно ток, умноженный на сопротивление. Показатель рассчитывается следующим образом:

1. Вычисляется ток по формуле I=P/(U*cosф). Величина cosф для бытовой электросети – 1.
2. На основании таблиц ПУЭ устанавливается сечение провода по току.
3. Рассчитывается общее сопротивление проводника. Используется формула Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Общее значение сопротивления при прохождении тока к потребителю и обратно увеличивается на 2.
4. Находится падение напряжения по формуле ΔU=I*R.
5. Вычисляется процент падения напряжения ΔU/U.

Если результат больше 5 %, подбирается кабель с большим сечением.

По плотности тока

Медные материалы с жилой сечением 1 мм2 имеют среднюю плотность тока 6-10 А. Токи данной величины протекают без перегрева или обгорания изоляции. Согласно ПУЭ, дополнительно на защиту оболочек нужно прибавить 40 %.

Предел в 6 А обеспечивает эксплуатацию проводки без привязки к времени. Верхний предел в 10 А указывает допустимую кратковременную нагрузку. При увеличении силы тока до 12 А повышается и его плотность, что приводит к обгоранию изоляции.

По маркировке проводов

Кабель ВВГ-нг

Квартирная проводка монтируется при помощи кабелей ВВГ-нг и ВВГ. Первый не подвергается возгораниям, предназначен для внутренних, земельных и наружных работ. Материал выпускается с 2-4 жилами, с сечением каждой от 1,5 до 35 мм2.

Специалисты считают, что для точечного освещения хватит кабеля с сечением 0, 5 мм², для люстры – 1,5 мм², розеточных устройств – 2,5 мм².

Таблицы с вариантами расчетов

Не всегда удается самостоятельно найти допустимый показатель мощности с помощью формулы и советов производителя. В таком случае всегда можно обраться к специализированным таблицам, чтобы найти готовые результаты расчетов.

При осуществлении прокладки кабелей следует знать важные особенности и нюансы. Провода круглой формы монтируется в стены. А плоские кабеля подходят для осуществления внутренних работ. Они не создают проблем при эксплуатации и легко прокладываются. Если вы не уверенны в собственных навыках и знаниях, тогда лучше обратитесь к специалистам для проведения профессиональных работ.

Провод ввода

Пример подключения ввода в частный дом

• Хотя это и не касается непосредственно расчета электропроводки, но все-таки выполните и этот шаг. Сверьте сечение (или сумму сечений, если у Вас несколько линий) проводов после ввода с сечением входного проводника.
• Ввод должен либо выполняться проводом большего сечения либо быть равным. Если получается обратное, то вам нужно уменьшить свои аппетиты (мощность установленных в доме приборов), либо обратится в компанию поставщик электроэнергии.
• Может произойти ситуация когда правильно рассчитанная внутренняя проводка выдержит но сгорит ввод. Поэтому нужно увеличить его диаметр и допустимый ток. Выполнить это может служба обслуживающая внешние сети.

Обычно это процедура платная и одновременно требуется перезаключать договор в связи с увеличением лимита отпускаемой энергии.

Правильный расчет проводки поможет избежать частых ее ремонтов

Надеюсь, наша статья полностью раскрыла для вас тему: расчет электропроводки в доме. Даже если вы не будете проводить эту работу самостоятельно, знание принципов поможет сэкономить при заказе материалов или услуг. Пусть дом будет всегда освещен, удобен и безопасен.

Сферический конденсатор.

Он представляет собой две проводящие концентрические сферы с радиусами R₁<R₂.
На внутренней сфере заряд +Q, на внешней -Q (рис.15.2). Потенциал
на обоих сферах создается как внутренней, так и внешней сферами. Тогда в соответствии
с (7.17) потенциал внутренней сферы

,

а внешней

.

Следовательно,

,   (15.9)

Если внешнюю сферу удалить на бесконечность (R₂¥),
то емкость уединенной сферы

С=4peR=R/k.   (15.10)

Отсюда понятно, почему электрическая постоянная измеряется в Фарадах/метр.

Для примера рассчитаем емкость земного шара, приняв
его за проводящий шар радиусом R_з=6370 км.
Тогда в соответствии с (15.10) емкость Земли С_з=700 мкФ.
Очень скромная величина для современных конденсаторов.

Если размеры сфер близки, т.е. R₂-R₁=d<<R, то

   (15.11)

Это и понятно. В этом случае сферический конденсатор вырождается в набор плоских.

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

1. Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
2. Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
3. Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
4. Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока. На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования

Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

Сечение провода определяется его диаметром следующим образом (здесь и далее я буду максимально упрощать формулы):.

Это может Вам пригодится, если вы уже имеете провод, причем без маркировки, которая указывает сразу сечение, например, ВВГ 2х1.5, эдесь 1,5 – сечение в мм2, а 2 – количество жил.

Чем больше сечение, тем большую токовую нагрузку выдерживает провод.

При одинаковых сечениях медного и алюминиевого проводов – медные могут выдержать больший ток, кроме того они менее ломкие, хуже окисляются, поэтому наиболее предпочтительны.

Очевидно, что при скрытой прокладке, а также провода, проложенные в гофрошланге, электромонтажном коробе из-за плохого теплообмена нагреваться будут сильнее, значит следует их сечение выбирать с определенным запасом, поэтому пришло время рассмотреть такую величину как плотность тока (обозначим ее ).

Характеризуется она величиной тока в Амперах, протекающего через единицу сечения проводника, которую мы примем за 1мм2. Поскольку эта величина относительная, то с ее использованием удобно производить расчет сечения по следующим формулам:

1. – получаем значение диаметра провода,
2. – ранее полученная формула для расчета сечения,

Подставляем первую формулу во вторую, округляем все что можно, получаем очень простое соотношение:

Остается определиться с величиной плотности тока ), поскольку рабочий ток ) определяется мощностью нагрузки, формулу я приводил выше.

Допустимое значение плотности тока определяется множеством факторов, рассмотрение которых я опущу и приведу конечные результаты, причем с запасом:

Материал провода	Скрытая проводка	Открытая проводка
Медь	=6 А/мм2	=10 А/мм2
Алюминий	=4 А/мм2	=6 А/мм2

Пример расчета:

Имеем: суммарная мощность нагрузки в линии – 2,2 кВт, проводка открытая, провод – медный. Для расчета используем следующие единицы измерения: ток – Ампер, мощность – Ватт (1кВт=1000Вт), напряжение – Вольт.

Если провести соответствующие расчеты для всего ряда сечений проводов, то можно получить соответствующую таблицу.

Что такое электроемкость проводников

Если у нас есть два проводника, изолированных друг от друга, которым мы сообщаем некоторые заряды (обозначим их соответственно q1 и q2), то между ними возникнет определенная разность потенциалов. Ее величина будет зависеть от формы проводников, а также от исходных величин зарядов. Обозначим такую разность Δφ. Если мы говорим о разности, возникающей в электрическом поле между двумя точками, то ее обычно обозначают U.

В рамках темы данной статьи нам больше всего интересна такая разность потенциалов между проводниками, когда их заряды противоположны по знаку, но равны друг другу по модулю. В таком случае мы можем ввести новое понятие – электрическая емкость (электроемкость).

Определение 1

Электрической емкостью системы, состоящей из двух проводников, называется отношение заряда одного проводника (q) к разности потенциалов между этими двумя проводниками.

В виде формулы это записывается так: C=q∆φ=qU.

Для измерения электрической емкости применяется единица, называемая фарад. Она обозначается буквой Ф.

1Φ=1 Кл1 В.

Конфигурации и размеры проводников, а также свойства диэлектрика определяют величину электроемкости заданной системы. Наибольший интерес для нас представляют проводники особой формы, называемые конденсаторами.

Определение 2

Конденсатор – это проводник, конфигурация которого позволяет локализовать (сосредотачивать) электрическое поле в одной выделенной части пространства. Проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

Определение 3

Если мы возьмем две плоские пластины из проводящего материала, расположим их на небольшом расстоянии друг от друга и проложим между ними слой диэлектрика, то мы получим простейший конденсатор, называемый плоским. При его работе электрическое поле будет располагаться преимущественно в промежутке между пластинами, но небольшая часть этого поля будет рассеиваться вокруг них.

Определение 4

Часть электрического поля вблизи конденсатора называется полем рассеяния.

Иногда в задачах мы можем не учитывать его и работать только с той частью электрического поля, которое расположено между обкладками. Однако пренебрегать полем рассеяния допустимо далеко не всегда, поскольку это может привести к ошибочным расчетам из-за нарушения потенциального характера электрического поля.

Рисунок 1.6.1. Электрическое поле в плоском конденсаторе.

Рисунок 1.6.2. Электрическое поле конденсатора без учета поля рассеяния, не обладающее потенциальностью.

Модуль напряженности электрического поля, которое создает каждая обкладка в плоском конденсаторе, выражается соотношением следующего вида:

E1=σ2ε.

Исходя из принципа суперпозиции, можно утверждать, что напряженность E→ поля, которое создают обе пластины конденсатора, будет равна сумме напряженностей E+→ и E-→ полей каждой пластины, то есть E→=E+→+E-→.

Векторы напряженностей обеих пластин во внутренней части конденсатора будут параллельны друг другу. Значит, мы можем выразить модуль напряженности их суммарного поля в виде формулы E=2E1=σε.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Общее решение задачи для цилиндрической геометрии.

Задача о двух бесконечно тонких разноименно заряженных нитях () может быть
решена и в более общем случае. Разность потенциалов может быть представлена как

,

а емкость

,   (15.38)

где

a x и R координата и радиус соответствующего цилиндра.

Обратите внимание, что в зависимости от знака будет получаться либо величина m, либо 1/m,
что соответствует цилиндрам слева и справа от начала системы координат. На рис.15.13а показаны цилиндры для
m1=3 (слева) m2=1/4 (справа), а на рис.15.13.б – для m1=3
(внешний) и m2=4 (внутренний)

Первый случай
соответствует двухпроводной линии, а второй – несимметричному цилиндрическому конденсатору.

Расстояние между центром цилиндра и тонкой нитью (правой или левой) равно

Тогда отношение этого расстояния к радиусу

, а величина
.

Заметим еще раз, что не важно, какую именно формулу
брать, так как эти величины стоят под знаком модуля логарифма, а |ln(x)|=|ln(1/x)|. Это вам подтвердит любой математик

Величину а можно выразить как

Тогда выражение для емкости (15.38) принимает вид

    (15.45)

Для нахождения b₁ и b₂ у нас есть 2 уравнения. Из (15.44) следует, что

    (15.46)

И из геометрии задачи (рис.15.13) для

несимметричного конденсатора |b₁-b₂|=d, (15.47)

двухпроводной линии b₁+b₂+2a=d,

где d – расстояние между центрами цилиндров.

Таким образом, зная R₁, R₂, и d – определяем
b₁ и b₂ из (15.46) с учетом (15.47). Расчет несложный
(квадратное уравнение), но громоздкий. Конечные формулы можно посмотреть у Сивухина §26 стр.108.
После этого рассчитываем емкость по (15.45).

Можно убедиться, что емкость несимметричного конденсатора
больше, чем емкость симметричного. Чтобы это понять, попробуйте рассмотреть
два плоских одинаковых конденсатора, соединенных параллельно, а затем у одного
из них увеличьте расстояние между пластинами, а у другого уменьшите на ту же величину.

Конденсатор конечных размеров.

Для реального конденсатора поле не полностью сосредоточено между обкладками (рис.15.12).
На краях пластины наблюдается дополнительная концентрация заряда, что приводит к увеличению емкости. Если
пластины представляют собой окружности (рис.15.1) радиуса R,
то емкость вычисляется по формуле
,
полученной при R>>d.(см. Ландау, т.8 стр 38).

Данную зависимость можно переписать как

,   (15.35)

и представить эту формулу в виде

R/d	f(R/d)
1	1,929
5	1,286
10	1,167
20	1,094
50	1,042
100	1,023

Затем эту функцию f(R/d) можно легко протабулировать. Ее значения представлены в таблице.
Видно, что отличие в емкости менее 10% наблюдается уже при соотношении R/d>10 (данные из БКФ).