Плотность тока алюминий сечение

Выбор сечения проводника по току

Для оптимального подбора проводника одной мощности мало и надо уметь рассчитывать сечение кабеля по току. Его сила зависит от нескольких факторов:

длины;
температуры;
удельного сопротивления;
ширины.

Если проводник нагревается, то сила тока в нем падает. В справочниках все данные указываются исходя из средней комнатной температуры восемнадцать градусов. Чтобы выбрать сечение проводки согласно току, опять обратимся к таблицам из ПУЭ. Ниже приведены таблицы для проводников из разных металлов.

Таблица сечений медного проводника с изоляцией из ПВХ или резины Источник m-strana.ru

Таблица сечений алюминиевого проводника с изоляцией из ПВХ или резины Источник m-strana.ru

Для того чтобы рассчитать сечение приблизительно, сила тока делится на десять. В случае отсутствия необходимого значения в таблице, берётся ближайшая большая величина. Однако это правило действует только для медных проводников максимальный ток для которых не превышает сорок ампер.

В диапазоне от сорока до восьмидесяти ампер, сила тока делится уже на восемь. Что касается алюминиевых проводников, то деление производится на шесть. Это связано с тем, что для выдерживания одинаковых нагрузок провод из алюминия должен быть толще чем медный.

Открытая и закрытая прокладка проводов

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

открытая прокладка;
скрытая проводка.

Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры. Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли. Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия. Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Расчет по току с применением дополнительных параметров

При расчете сечения на основе тока с использованием таблицы ПУЭ можно пользоваться и дополнительными параметрами.

Например, есть возможность учитывать диаметр жилы. Поэтому при определении сечения жилы применяют специальное оборудование под названием микрометр. На основе его данных определяется толщина каждой жилы. Потом с использованием значений ранее полученных токов и специальной таблицы производится окончательный выбор величины сечения жилы провода.

Если же кабель состоит из нескольких жил, то следует произвести замер одной из них и посчитать её сечение. После этого для нахождения окончательного значения толщины, показатель, полученный для одной жилы, умножается на их количество в проводе.

Полученное таким образом с использованием расчетов и таблицы ПУЭ значение сечения кабеля позволит создать в доме или квартире проводку, которая будет служить хозяевам на протяжении довольно долгого периода времени без возникновения аварийных или внештатных ситуаций.

Влияние материала проводника на его характеристики

Напряжение и мощность, которую потребляют силовые установки или бытовые приборы, являются основными критериями по расчету сечения проводника. Все эти характеристики завод изготовитель всегда указывает на самом приборе.

Однако этих данных недостаточно для точного расчета потребления электроэнергии. Необходимо учитывать, что сопротивление медного и алюминиевого провода будет отличаться. Разобраться со всеми характеристиками и подобрать нужный по нагрузке провод поможет таблица расчета сечения кабеля по мощности.

Приведены таблицы с расчетом выбора сечения кабеля по мощности и току для алюминиевых и медных проводов. Таблица выбора сечения медных жил и проводов по мощности

Таблица выбора сечения алюминиевых жил и проводов по мощности

Расчет нагрузки на провод или силовой кабель по мощности и току – задача непростая. От правильного расчета напрямую будет зависеть срок службы оборудования и количество энергии, которое оно будет потреблять.

Почему нагреваются проводники

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. В проводниках этими частицами выступают отрицательно заряженные электроны. Воздействие электрического поля сообщает электронам дополнительную кинетическую энергию. В процессе движения они сталкиваются с атомами (или молекулами) проводника, отдавая часть приобретенной энергии. По этой причине начинает увеличиваться внутренняя энергия вещества, что приводит к повышению температуры и выделению тепла.

Рис. 1. Электрический ток в проводнике нагревает проводник

Если взять обычную лампочку накаливания и подключить ее к источнику напряжения через реостат (переменное сопротивление), то можно наблюдать тепловой эффект от протекания тока. Постепенно увеличивая ток, мы можем сначала на ощупь почувствовать, что стеклянная колба лампочки постепенно начнет нагреваться, а затем увидим, как начинает светиться раскаленная нить накаливания.

Заметим, что в этом эксперименте подводящие провода сильно не нагреваются и не светятся. Это происходит потому, что сопротивление нити накаливания намного больше сопротивления подводящих проводов .

Токовая нагрузка на кабель: как рассчитать сечение

Суммарная величина тока, движущегося по проводнику, зависит от нескольких характеристик: длина, ширина, удельное сопротивление и температура. Повышение температуры сопровождается снижением тока. Любая справочная информация, которую вы обнаружите в таблицах ПУЭ, обычно приводится для комнатной температуры 18 градусов Цельсия.

Помимо электрического тока нужно знать материал для проводника и напряжение. Самый простой расчет сечения кабеля по допустимому току: поделить его значение на 10. Если при изучении таблицы вы не обнаружите нужного значения, то ищите ближайшую, чуть большую величину. Такой вариант возможен для медных проводов, а допустимый ток составляет 40 А или меньше. В диапазоне 40-80 А допустимый ток следует делить уже на 8. Для алюминиевых проводов значение делится на 6. Причина этого была указана в конце предыдущего раздела.

Допустимые токовые нагрузки на кабель

Потребляемая мощность бытовых приборов

Чтобы правильно рассчитать нужное сечение жилы, необходимо знать потребляемую мощность для бытовых приборов. Иногда такие показатели есть на корпусе прибора, но не всегда, а техпаспорт может быть утерян

Обратите внимание на таблицу, где указана мощность основных бытовых приборов

Электроприбор	Мощность, Вт
Водонагреватель (электробойлер)	1200-3000
Кондиционер	1000-3000
Кофемашина	600-1500
Микроволновая печь	1500-2000
Морозильная камера, холодильник	700
Обогреватель	1000-2400
ПК (стационарный)	280-750
Пылесос	400-2000
Стиральная машина-автомат	4000
Тепловентилятор	1500

Примечание. В этой таблице приведены только те бытовые приборы, мощность которых более 0,5 кВт.

Расчёт сечения провода

Сечения у проводов разные и вам предстоит сделать осознанный выбор

Начнём с того, что районная или городская энергосеть выдаёт предписание на сечение кабеля для подключения электросчётчика. Они основываются на ПУЭ, так что вам здесь напрягаться не придётся, к тому же вывод к распределительному электрощиту или к первой (главной) дозе можно будет сделать такой же жилой. Но, давайте двигаться дальше — будем отталкиваться от распредщита, где через автоматы или УЗО (устройство защитного отключения) электроэнергия распределяется по комнатам, группам или отдельным приборам. Именно отсюда начинается расчёт сечения провода по потребляемой мощности этих самых групп или отдельных агрегатов.

Видео: Расчёт сечения проводника

Конечно же, для таких вычислений лучше всего воспользоваться формулой I=(P/U)*cosⱷ, где буквы соответствуют:

I – получаемый расчетный ток; Р – мощность используемого прибора или оборудования; U – номинальное потребляемое напряжение (в нашем случае, это 220В); cosⱷ — для бытовых сетей принято считать за 1. Теперь для примера рассчитаем, что нам понадобится для электрического бойлера «Gorenje GBFU 50 E» мощностью 2000 Вт – нам нужно просто подставить реальные цифры:

I=(P/U)*cosⱷ=2000/220*1=9.0909090909090909, что можно округлить до 9 A.

Теперь воспользуемся таблицей, которая приведена ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), там указано соотношение силы тока (ампераж) к сечению жилы.

Таблица основана на ПУЭ №№1.3.4 и 1.3.5

При подсчётах мы вышли на силу тока чуть более 9 A, но в таблице есть только 10 A и для такого показателя понадобится медный провод сечением 0,75 мм2, но в магазинах обычно продаются кабели с жилой не менее 1,0 мм2. Так что, можно смело покупать ШВВП 3х0,75, либо ШВВП 3х1,0, где первая цифра указывает на количество жил, а вторая на сечение мм2.

Этим же методом вы можете определить сечение провода для группового подключения. Возьмём, к примеру, кухонные розетки, где одновременно могут оказаться включенными микроволновка, холодильник и кофемашина. При этом выберем наиболее мощные приборы (см. таблицу в разделе «Потребляемая мощность бытовых приборов»): микроволновка -2000 Вт, холодильник -700 Вт и кофемашина – 1500 Вт, итого 2000+700+1500=4200. Значит:

I=(P/U)*cosⱷ=4200/220*19.0909090909090909 или округлённо 19 A.

Исходя из ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), в данном случае для подключения блока розеток понадобится медный провод с жилой 2,0 мм2

Поправки на длину

В частном доме порой приходится использовать длинные кабели, например, для подключения гостевого домика или летней кухни, которые могут находиться на расстоянии 20-30 м от основного жилья. Используем формулу R=p*L/S:

R – сопротивление; p – удельное сопротивление (Cu – 0,0175 Ω*мм2, AL — 0,0281 Ω*мм2); S – площадь сечения жилы; L – длина кабеля (для одной фазы добавляется нулевой контур, следовательно, длина удваивается). Возьмём кабель, который мы рассчитывали для 10 A и пусть это будет ШВВП 3х1,0 длиной 20 м. В данном случае pудельное=0,0175 Ω*12=0,0175, S=1*1=1 мм 2.

R=p*L/S=0,0175*40/1=0,7 Ω.

Вычисляем потери по формуле dU=IR:

dU – потери напряжения в вольтах; I – сила тока; R – сопротивление данного кабеля. dU=IR=10*0,7=7 В.

Эти 7 В потеряны для гостевого домика и если вычислить процентное соотношение, то мы получим 7/220*100=3.1818181818181818%. то есть, немногим более 3%, что в данном случае не имеет никакого значения.

Видео: Ошибки при выборе сечения

Допустимые длительные оки для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

1.3.10. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10-12 проводников.

Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.

1,5 23 19 33 19 27

2,5 30 27 44 25 38

4 41 38 55 35 49

6 50 50 70 42 60

10 80 70 105 55 90

16 100 90 135 75 115

25 140 115 175 95 150

35 170 140 210 120 180

50 215 175 265 145 225

70 270 215 320 180 275

95 325 260 385 220 330

120 385 300 445 260 385

150 440 350 505 305 435

185 510 405 570 350 500

240 605 — — — —

Использование нагрева материалов при прохождении тока на практике

Но далеко не всегда нагрев проводников электрическим током является негативным фактором. Люди научились применять этот закон и себе на пользу. И примеров такого применения масса. Мы приведем лишь некоторые из них.

Простейшая электрическая печь

Самым первым и самым распространенным, является применение закона Джоуля-Ленца в электрических печах, нагревателях и фенах. Для этого, в качестве проводника, сознательно устанавливается материал с большим сопротивлением. При протекании через него тока выделяется большое количество тепла, которое потом соответствующим образом используется человеком.
Еще одним способом применения этого закона, являются теплые полы в вашем доме или греющие кабели, которые применяют в строительстве и канализационных системах. Для них так же сознательно применяется проводник с высоким сопротивлением.

Лампа накаливания

И даже лампочка «Ильича» отчасти использует этот закон. Только тут материал подбирается не только исходя из сопротивления, но и из яркости свечения в нагретом состоянии.
Но нагревание электрическим током проводников нашло свое применение и в электроэнергетике. Все вы наверняка сталкивались с предохранителями. Суть данного защитного устройства сводится к тому, что в емкость с условно неизменными параметрами помещают проводник определенного сечения. При протекании через этот проводник тока больше допустимого, он перегорает, и тем самым обесточивает защищаемую сеть.

Принцип работы предохранителя

И это только несколько примеров на скорую руку. На самом деле их на порядок больше. Поэтому нагрев проводников при протекании по ним электрического тока это далеко не всегда «зло».

Общая информация для потребителя

Токонесущая часть кабеля выполняется из металла. Часть плоскости, проходящей под прямым углом к проводу, ограниченная металлом, называется сечением провода. В качестве единицы измерения используют квадратные миллиметры.

Сечениеопределяет допустимые токи, проходящие в проводе и кабеле. Этот ток, по закону Джоуля-Ленца, приводит к выделению тепла (пропорционально сопротивлению и квадрату тока), которое и ограничивает ток.Условно можно выделить три области температур:

изоляция остается целой;
изоляция обгорает, но металл остается целым;
металл плавится от высокой температуры.

Из них только первая является допустимой температурой эксплуатации. Кроме того, с уменьшением сечения возрастает его электрическое сопротивление, что приводит к увеличению падения напряжения в проводах.

Однако, увеличение сечения приводит к увеличению массы и особенно стоимости или кабеля.

Из материалов для промышленного изготовления кабельной продукции используют чистую медь или алюминий. Эти металлы имеют различные физические свойства, в частности, удельное сопротивление, поэтому и сечения, выбираемые под заданный ток, могут оказаться различными.

Узнайте из этого видео, как правильно подобрать сечение провода или кабеля по мощности для домашней проводки:

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

От длины кабеля зависит такая величина, как потеря напряжения. Одна из потенциальных неприятных ситуаций: на конце выбранного провода напряжение уменьшилось до минимума, чего недостаточно для обеспечения функциональности оборудования. В бытовых электрических сетях потери будут невелики, поэтому ими можно пренебречь. Достаточно использовать кабель с запасом 100-150 мм, что необходимо для упрощения коммутации. Если края провода подключаются к электрощитку, то запас должен быть выше, поскольку требуется монтаж автоматов.

Размещая кабель на более протяженных участках, нужно учитывать падение напряжения, которое рассчитывается по формуле, указанной выше. Любой проводник имеет определенное электрическое сопротивление, которое зависит от ряда характеристик:

Длина провода, м. Чем больше длина, тем выше потери.
Площадь поперечного сечения, кв. мм. Чем выше параметр, тем ниже падение напряжения.
Удельное сопротивление материала (ищите в справочниках).

Максимальная длина кабеля для различных токовых нагрузок

Для расчета падения напряжения в обычных случаях достаточно перемножить сопротивление и допустимый ток. Фактическая величина может быть больше, но не более чем на 5%. Если она не вписывается в заданные рамки, придется использовать кабель с большим сечением.

Для расчета сечения кабеля по мощности и длине нужно действовать следующим образом:

Рассчитайте ток по формуле I=P/(U*cosф), где P — мощность, U — напряжение, cosф — коэффициент. В бытовых электросетях данный коэффициент равняется 1, поэтому формула упрощается до I=P/U. В промышленности cosф представляет собой соотношение активной и полной мощностей (активная и реактивная).
В таблице ПУЭ найдите подходящий кабель по сечению в зависимости от тока.
Подсчитайте сопротивление проводника, используя формулу: R=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлены жилы, l — длина кабеля, S — площадь поперечного сечения. Помните, что электрический ток движется в обе стороны, поэтому суммарное сопротивление равняется удвоенному значению, полученному из формулы выше.
Для падения напряжения воспользуйтесь формулой ΔU=I*R
Чтобы получить падение напряжения в процентах, разделите ΔU/U.

Таким образом, если итоговое значение не превышает 5%, можете оставить кабель с выбранным сечением. В противном случае его придется заменить на проводник с увеличенным сечением.

Длительно допустимые токи

Данная величина отличается в зависимости от выбранного кабеля и используемых токоведущих жил. Любой провод имеет определенную длительную температуру Tд, которая указывается в его паспорте. При такой температуре допустима продолжительная эксплуатация жил проводника, исключаются любые повреждения.

Для расчета длительно допустимого тока воспользуйтесь формулой:

Iд = √((Тд*S*Кт)/R),

где:

Ктп — коэффициент теплопередачи;
R — сопротивление;
S — сечение жилы.

На практике можно воспользоваться таблицами ПУЭ.

Длительно допустимые токи для медных проводов и кабелей

4-вектор плотности тока

Данное обозначение из теории относительности призвано обобщать явление плотности на пространственно-временной континуум, оперирующий четырьмя измерениями. Такой четырехвектор включает в себя трехвекторное выражение токовой плотности (скалярной величины) и имеющей объем плотности электрического заряда. Использование четырехвектора дает возможность формулировать электродинамические уравнения ковариантным образом.

Рассматриваемая величина необходима для описания концентрации и равномерности распределения заряженных микрочастиц по проводниковому материалу, в котором существует та или иная форма электротока. При оперировании с выражениями, содержащими величину, нужно не забывать о ее скалярности.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К выбору сечения нужно подходить со всей ответственностью. Чтобы знать, кабель 3х4 сколько выдерживает киловатт, надо уметь расшифровать цифры. Такая маркировка обозначает то, что в кабель имеет три жилы, с сечением по 4 мм2. Далее уже можно смотреть по таблице напряжения и мощности для выбора сечения.

Правильно подобранное сечение кабеля позволит смонтированным сетям не перегреваться, выдерживать даже кратковременные нагрузки, в 2-3 раза превышающие номинальную величину. Это создаёт определённый запас по току в случае увеличения количества и мощности включённых в сеть потребителей. Нагруженный по максимуму провод не будет нагреваться и создавать опасность самовозгорания, повлекшую за собой пожар на объекте.

В квартире при скрытой проводке обнаружить точное место повреждения сложно, требуется замена всего участка с выполнением штробы и последующего ремонта помещения.

Что представляет собой электропровод

Перед тем как погрузиться в практическое описание процесса выбора кабеля, стоит понять, что представляет собой электропровод, рассчитанный на 10, 30 или 100 кВт. Как известно, направленное движение электронов обеспечивает необходимый по своим свойствам проводник.

Принимая во внимание то, что передача тока должна происходить на определенном расстоянии, обычно используется кабель – длинный провод из материала, способного проводить ток. Проводить ток может большое количество разнообразных материалов, но для бытовых и промышленных целей обычно используют алюминиевый или медный провод, покрытый изоляционным защитным слоем

Кабель и электропровод состоит минимум из трех основных слоев: медные или алюминиевые жилы (проводники), изоляционный слой проводников, оболочка провода.

Жилы. При производстве провода используют одну или несколько токопроводящих жил. Для сетей с напряжением в 220 вольт, как правило, применяют двужильные провода, для 380 – с тремя и более жилами. При этом каждая жила может состоять из нескольких пучков или отдельных проводков.
Изоляция – слой, покрывающий токопроводящие жилы, во избежание их контакта друг с другом. Для этого применяют полимерные, текстильные и пленочные материалы.
Оболочка. При помощи этого слоя все проводники собраны в одно целое и защищаются от механического либо химического воздействия.

Предлагаем Вашему вниманию познавательную статью о видах и размерах кабель-каналов для проводки.

Какой кабель лучше купить?

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Источник

Полезные рекомендации

В завершение приведем несколько советов, которые должны быть учтены при организации проводки:

В случае самостоятельного проектирования проводки в доме или квартире, лучше выбирать медные провода. При меньшем сечении они выдерживают большее токи и более стойки к частым сгибаниям. Не менее важный момент — объем. Медные провода компактны, что упрощает процесс создания штробы. Например, при подключении приемника мощностью 7-8 кВт алюминиевый провод должен иметь сечение около 8 мм. В кабеле три жилы и плюс оплетка. В итоге общий диаметр составляет около 1,5 сантиметров. Для сравнения медь может иметь сечение 4 кв.мм, а общий диаметр — не более сантиметра.
При установке розетки должен использоваться трехжильный кабель, с заземляющим проводом. Расстояние розетки от пола — 30 см. При организации осветительной цепи допускается применение кабелей с двумя жилами (заземление здесь не нужно).
Запрещено вешать всю нагрузку на одну пару проводов (тем более, если они алюминиевые). Оптимальный вариант — разделение цепи на несколько линий. Например, через один автомат питается ванная, через другой — освещение, через третий — кухня и так далее. Сечение провода для кухни и ванной должно быть 4 или 6 кв.мм, а для цепи освещения — 1,5 или 2,5 мм.

Сложнее всего обстоят дела в старых квартирах, где смонтированы алюминиевые провода, которые отжили свой ресурс и требует замены. Проводка сечением 2,5 кв.мм выдерживают нагрузку не более 20 Ампер, чего недостаточно для современных электроприемников. Кроме того, изоляция проводов со временем теряет эластичность и постепенно разрушается. В такой ситуации единственным решением является полная замена проводки на медные провода.

Подробнее, почему стоит заменить алюминиевую проводку на медную в старом доме, смотрите в этом видео: