Сечение провода по току и мощности таблица 220 вольт: Расчёт сечения провода, кабеля

Разное
alexxlab

Содержание

Расчет сечения кабеля (провода) по мощности и току | ENARGYS.RU

Чтобы правильно наладить работу системы электричества, соединяя между собой разные провода и кабеля, нужно верно рассчитать сечение. Этот параметр, для профессиональных электриков, играет очень важную роль, поэтому к моменту его определения стоит отнестись со всей ответственностью. Расчет сечения кабеля по мощности должен обязательно быть проведен максимально точно и грамотно.

Чтобы вычислить этот показатель, пользователю придется применять специальную формулу, которая позволит получить максимально точные, необходимые в конкретном случае значения.

Какие показатели нужно использовать в процессе расчета?

Чтобы рассчитать по мощности и току сечение кабеля, пользователь может воспользоваться специальным калькулятором, в котором нужно указать следующие параметры:

  • из какого материала изготовлен кабель, для которого нужно провести точный расчет;
  • какой показатель длины линии актуален для этого кабеля;
  • по какому параметру нужно рассчитать – мощность или ток;
  • для работы со сколькими фазами будет применен кабель или провод;
  • какое напряжение сети будет рабочим для конкретного провода;
  • какой коэффициент мощности имеет подобранный вариант;
  • сколько процентов составляют допустимые потери напряжения;
  • какая температура будет актуальной для работы конкретного провода;
  • какой способ для прокладки конкретного кабеля будет применен – открытый или закрытый.

Имея под рукой нужные показатели, человек может рассчитать необходимые для него данные, используя специальный калькулятор. По нагрузке или по диаметру можно также провести максимально точные и актуальные расчеты.

Для чего нужен этот показатель?

Энергетическая система – это целостная сфера, которая состоит просто из огромного количества кабелей, обеспечивающих подачу электроэнергии к различным приборам. Если схема проводки сделана неправильно или еще хуже – были выбраны плохие провода или неверно проведено сечение, то проблем фактически избежать не выйдет. Если не подобрать правильного сечения и не установить проводку правильно, человек рискует столкнуться с проблематическими явлениями следующего характера:

  • может случиться короткое замыкание;
  • перегорают моторы электрических приборов;
  • часто выбивает пробки, из-за того, что система не выдерживает столь сильных нагрузок;
  • случаются возгорания, которые могут стать провокацией огромного пожара.

Учитывая то, что современные электрические приборы имеют достаточно высокие показатели мощности, плохая проводка не сможет справиться со столь сильной нагрузкой, что в результате может привести к настоящей катастрофе. Учитывая этот фактор, стоит внимательно отнестись и к моменту определения сечения кабеля, чтобы электрическая сеть функционировала правильно.

Это важно! Если сечение провода будет недостаточным, то кабель будет очень сильно нагреваться, в результате чего, все приборы, подключенные к электрической сети, могут выйти из строя.

Как провести расчет сечения для постоянного тока?

Можно провести расчет сечения кабеля по длине и другим параметрам. Для этой цели используется специальная формула и таблица. Такие расчеты будут актуальны для систем, где применяется электрическое оборудование больших мощностей и точность в плане установки проводки играет просто колоссально большую роль. Чтобы рассчитать необходимые параметры, нужно открыть специальный калькулятор в режиме онлайн, вписав туда следующие показатели:

  • какой вид электрического тока будет использован;
  • суммарная мощность нагрузки на кабель и параметры его качества;
  • номинальное напряжение и способ прокладки кабеля;
  • длина кабеля;
  • общее количество проводов в одном пучке;
  • какое падение напряжения является допустимым при нагрузке.

Используя эти параметры, можно получить необходимое значение, после чего использовать его на практике.

Какие значения указывают в специальных таблицах?

Используя специальную таблицу для определения такого параметра, как сечение провода, нужно искать нужный коэффициент по следующим параметрам:

  • напряжение сети;
  • показатель используемого тока;
  • показатель мощности.

Эти показатели для медных и алюминиевых кабелей, а также сетей в 220 и 380 вольт определяются по разным таблицам и это нужно учитывать. К примеру, если медный кабель, имеющий показатель проводимости тока 260 и мощность 57,2, работает в сети 220 вольт, то сечение кабеля будет иметь показатель 95 миллиметров в квадрате.

Это важно! Представленные в расчетных таблицах данные можно считать ориентировочными, устанавливая кабеля для конкретного дома или производства, все потребности данной электрической проводки должны оценивать эксперты, только после того выполняя сечение кабеля по правильным параметрам.

Нельзя определять сечение по мощности и току только ориентировочно, используя этот показатель на практике, не учитывая всех особенностей и нюансов конкретной электрической сети.

Короткий вывод

С помощью специального калькулятора и таблицы, каждый пользователь может сориентироваться, каким должно быть сечение по мощности и току. Но этот показатель могут уточнить исключительно профессиональные эксперты, которые работают с прокладкой электрических сетей довольно давно. Определить нужные данные можно прямо в режиме онлайн, узнав нужные для этого показатели.

Определять сечение по мощности и току придется в обязательном порядке, поскольку для прокладки проводки данный параметр играет очень важную роль. Чтобы получить нужный для конкретного случая показатель, стоит пообщаться с профессиональными электриками. Которые смогут дать конкретную и точную оценку для каждой отдельной ситуации. Но все же, предварительные расчеты можно провести самостоятельно, и они тоже будут не менее полезными и актуальными, если пользователь сделал все максимально точно, руководствуясь, приведенными до его ведома, правилами.

Расчет сечения кабеля, автоматов защиты

 

Вступление

В электрике любого помещения важное значение имеет правильный расчет сечения кабеля, автоматов защиты. Зависит расчет от электропотребителей, которые будут работать в электросети и как следствие от планируемой нагрузки в сети. Как правильно рассчитать нагрузку и номинальные значения тока нагрузки в электрической сети и по результатам выбрать сечение кабеля и автоматы защиты пойдет речь в этой статье.

Нагрузка электросети

Любая электропроводка разделена на так называемые группы. Электропроводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и защищается автоматом защиты с заранее рассчитанным номиналом. Для того чтобы выбрать сечение кабеля и номинал автомата защиты необходимо рассчитать предполагаемую нагрузку этой электросети.

При расчете нагрузки электросети нужно помнить, что расчет токовой нагрузки (величина силы тока в сети, при работе электроприбора) отдельного бытового прибора (потребителя) и группы из нескольких потребителей отличаются друг от друга.

Кроме этого расчет нагрузки при однофазном электропитании (220 вольт) отличается от расчета трехфазного электропитания (380 вольт). Начнем разбирать расчет нагрузки электросети в однофазной сети с рабочим напряжением 220 Вольт.

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети,220 вольт для одиночного потребителя

Расчет электросети для одного бытового прибора достаточно прост. Для этого нужно вспомнить основной закон электротехники (закон Ома), посмотреть в паспорте на прибор его потребляемую мощность и рассчитать токовую нагрузку.

Приведу пример:

  • Бытовая электроплита на 220 вольт. Потребляемая мощность 5000 ватт (5 КВатт).
  • Ток нагрузки можно рассчитать по закону Ома.
  • Iнагрузки=5000Вт÷220 вольт=22,7 Ампера.

Вывод: На линию для электропитания этой электроплиты нужно установить автомат защиты не менее 23 Ампер. Таких автоматов в продаже нет, поэтому выбираем автомат с большим ближайшим номиналом в 25 Ампер.

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети,220 вольт для группы электропроводки

Под группой электропроводки понимается несколько потребителей подключенных параллельно к одному питающему кабелю от электрощитка. Для группы электропроводки устанавливается общий автомат защиты. Автомат защиты устанавливается в квартирном электрощитке или этажном щитке. Расчет сети группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.

Для расчета токовой нагрузки группы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса. Коэффициент спроса (Кс) определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Кс=1 соответствует одновременной работе всех электроприборов группы. Понятно, что включение и работа всех электроприборов в квартире практически не бывает. Есть целые системы расчета коэффициента спроса для домов, подьездов. Для каждой квартиры коэффициент спроса различается для отдельных комнат, отдельных потребителей и даже для различного стиля жизни жильцов. Например, коэффициент спроса для телевизора обычно равен 1,а коэффициент спроса пылесоса равен 0,1.

Поэтому для расчета токовой нагрузки и выбора автомата защиты в группе электропроводки коэффициент спроса влияет на результат. Расчетная мощность группы электропроводки рассчитывается по формуле:

  • P(расчетная)=К(спроса)×P(мощность установочная).
  • I (ток нагрузки)=Р (мощность расчетная)÷220 вольт.

Пример: В таблице ниже рассмотрим электроприборы, входящие в одну группу. Рассчитаем токовую нагрузку для этой группы и выберем автомат защиты с учетом коэффициента спроса.Коэффицмент спроса в примере выбирается индивидуально:

Электроприборы

Мощность

Р, Вт

Коэффициент спроса

Кс

Освещение

480

0,7

Радиоприемник

75

0

Телевизор

160

1

Холодильник

150

1

Стиральная машина

380

0

Утюг

1000

0

Пылесос

400

0

Другие

700

0,3

Итого:

3345, Вт

 
  • Расчетная Мощность в сети расчитавается следующим образом:
  • 480×0,7+75+160+150+380+1000+400+700×0,3=2711,ВТ
  • К(спроса) квартиры=2711÷3345=0,8
  • Ток нагрузки:
  • 3345÷220×0,8=12Ампер.
  • Соответственно выбираем автомат защиты на шаг больше:16Ампер.

В общих, а не индивидуальных расчетах, для жилых помещений, коэффициент спроса принимается в зависимости от количества потребителей, таблица ниже: 

Количество приемников в помещении

2

3

5-200

К(коэффициент спроса)помещения

0,8

0,75

0,7

Теперь опредилемся,как выбрать сечения кабеля для электропроводки

По приведенным выше формулам можно рассчитать мощность электросети и значение рабочего тока в сети. Остаяется по полученным значениям выбрать сечение электрического кабеля, который можно использовать для рассчитываемой проводки в квартире.

Это совсем просто. В настольной книги электрика, ПУЭ-правила устройства электрустановок, все сделано за нас. По таблице ниже ищете значение расчитаного тока нагрузки или расчетную мощность сети и выбираете сечение электрического кабеля.Таблица приводится для медных жил кабелей или проще, медного кабеля ,потому что использование аллюминевых кабелей в электропроводке жилых помещений запрещено.(читайте ПУЭ изд.7) 

Проложенные открыто

     

Сечение жил кабеля

Медные жилы

   

мм2

Ток нагрузки

Мощн.кВт

 
 

А

220 В

380 В

0,5

11

2,4

 

0,75

15

3,3

 

1

17

3,7

6,4

1,5

23

5

8,7

2

26

5,7

9,8

2,5

30

6,6

11

4

41

9

15

5

50

11

19

10

80

17

30

16

100

22

38

25

140

30

53

35

170

37

64

Проложенные в трубе

     

Сечение жил кабеля

Медные жилы

   

мм2

Ток накрузки

Мощн.кВт

 
 

А

220 В

380 В

0,5

     

0,75

     

1

14

3

5,3

1,5

15

3,3

5,7

2

19

4,1

7,2

2,5

21

4,6

7,9

4

27

5,9

10

5

34

7,4

12

10

50

11

19

16

80

17

30

25

100

22

38

35

135

29

51

Две расчетные таблицы для расчета и правильного выбора сечения кабеля и автоматов защиты 

ТАБЛИЦА 1.

Номенклатура мощностей электробытовых приборов и машин для расчета в электросетях жилых помещений

из нормативов для определения расчетных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети

NN пп

Наименование

Установленная мощность, Вт

1

Осветительные приборы

1800-3700

2

Телевизоры

120-140

3

Радио и пр. аппаратура

70-100

4

Холодильники

165-300

5

Морозильники

140

6

Стиральные машины без подогрева воды

600

 

с подогревом воды

2000-2500

7

Джакузи

2000-2500

8

Электропылесосы

650-1400

9

Электроутюги

900-1700

10

Электрочайники

1850-2000

11

Посудомоечная машина с подогревом воды

2200-2500

12

Электрокофеварки

650-1000

13

Электромясорубки

1100

14

Соковыжималки

200-300

15

Тостеры

650-1050

16

Миксеры

250-400

17

Электрофены

400-1600

18

СВЧ

900-1300

19

Надплитные фильтры

250

20

Вентиляторы

1000-2000

21

Печи-гриль

650-1350

22

Стационарные электрические плиты

8500-10500

23

Электрические сауны

12000

ТАБЛИЦА2.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчетов электрических нагрузок жилых зданий (квартир) и коттеджей на перспективу 

1. Средняя площадь квартиры (общая), м:

 

— типовых зданий массовой застройки

— 70

— здания с квартирами повышенной комфортности (элитные) по индивидуальным проектам

— 150

2. Площадь (общая) коттеджа, м

— 150-600

3. Средняя семья

— 3,1 чел.

4. Установленная мощность, кВт:

 

— квартир с газовыми плитами

— 21,4

— квартир с электрическими плитами в типовых зданиях

— 32,6

— квартир с электрическими плитами в элитных зданиях

— 39,6

— коттеджей с газовыми плитами

-35,7

— коттеджей с газовыми плитами и электрическими саунами

-48,7

— коттеджей с электрическими плитами

— 47,9

— коттеджей с электрическими плитами и электрическими саунами

— 59,9

©Elesant.ru

Еще статьи

 

 

Похожие статьи

Расчет сечения провода по потребляемой мощности. Специфические особенности расчета

В данной статье будет рассказано о том, как провести расчет сечения провода по потребляемой мощности самостоятельно. Знать это нужно не только при монтаже электропроводки в доме, но и при проведении работ в автомобилях, например. Если сечение провода окажется недостаточным, то он начнет нагреваться очень сильно, что приведет к существенной потере уровня безопасности. Учитывая все рекомендации, которые будут изложены ниже, вы сможете самостоятельно рассчитать параметры проводов для монтажа электроснабжения в доме. Но если не уверены в своих силах, лучше обратитесь к специалистам в этой области. Причем нужно отметить, что расчет сечения провода по потребляемой мощности (12В и 220В) производится аналогично.

Проведение расчета длины электропроводки

Для любого типа электронной системы самым главным условием стабильной и безаварийной работы является грамотный расчет сечений всех проводов по току и мощности. Первым делом следует вычислить максимальную длину всей электропроводки. Существует несколько способов это сделать:

  1. Измерение расстояния от щитков до розеток, выключателей согласно схеме монтажа. Причем сделать это можно линейкой на заранее приготовленном плане электропроводки – достаточно полученные значения длин умножить на масштаб.
  2. И второй, более точный способ – это вооружиться линейкой и пройтись по всем комнатам, проводя замеры. Причем нужно учитывать, что провода должны как-то соединяться, поэтому всегда должен присутствовать запас – хотя бы по одному-два сантиметра с каждого края проводки.

Теперь можно приступить к следующему шагу.

Расчет нагрузки на проводку

Чтобы вычислить суммарную нагрузку, нужно сложить все минимальные мощности потребителей по дому. Допустим, вы проводите расчет для кухни, в ней установлены светильники, микроволновая печь, электрические чайник и плита, посудомоечная машина и так далее. Все мощности необходимо суммировать (смотрите на задних крышках потребляемую мощность, но придется вычислить самостоятельно по этому параметру еще ток). После умножаете на поправочный коэффициент 0,75. Он еще называется коэффициентом одновременности. Суть его ясна из самого названия. Эта цифра, которая получится в результате вычислений, вам необходима будет в дальнейшем для проведения расчетов параметров проводов. Обратите внимание на то, что вся система электроснабжения должна быть безопасной, надежной и прочной. Это основные требования, которые необходимо учитывать, когда производится расчет сечения провода по потребляемой мощности 12В и 220В.

Ток потребления электроустановок

Теперь о том, как произвести расчет потребляемого тока электрического прибора. Можно сделать это в уме, а можно и на калькуляторе. Смотрите инструкцию к прибору, какое значение потребляемой мощности у него. Само собой, в бытовой электросети течет переменный ток с напряжением 220 вольт. Следовательно, воспользовавшись простой формулой (потребляемую мощность разделить на напряжение питания), можно вычислить ток. Например, электрочайник имеет мощность 1000 Вт. Значит, если разделить 1000 на 220, получим значение, примерно равное 4,55 ампера. Производится очень просто расчет сечения провода по потребляемой мощности. Как осуществить это, рассказано в статье. В режиме работы чайник потребляет из сети 4,55 ампера (для защиты необходимо устанавливать автоматический выключатель большего номинала). Но обратите внимание на то, что не всегда это точное значение. Например, если в конструкции электроприбора имеется двигатель, можно увеличить примерно на 25 % полученное значение – ток потребления мотора в режиме запуска значительно больше, нежели во время работы на холостом ходу.

Рекомендации ПУЭ

Но можно воспользоваться сводом правил и стандартов. Имеется такой документ, как Правила устройства электроустановок, именно он регламентирует все нормы проведения монтажа проводки не только в частных владениях, но и на заводах, фабриках и т. д. По этим правилам стандарт электропроводки – это способность выдержать нагрузку в 25 ампер длительное время. Поэтому в квартирах вся электропроводка должна выполняться только с использованием медного провода, сечение его — не меньше 5 кв. мм. Каждая жила должна иметь сечение свыше 2,5 кв. мм. Диаметр проводника должен быть 1,8 мм.

Чтобы вся электропроводка работала максимально безопасно, на вводе производится монтаж автоматического выключателя. Он обезопасит квартиру от коротких замыканий. Также в последнее время большинством владельцев жилплощадей производится монтаж устройств защитного отключения, которые моментально действуют на изменение сопротивления в цепи. Другими словами, если вы случайно коснетесь оголенных проводов под напряжением, они моментально обесточатся и вы не получите удар. Автоматические выключатели необходимо рассчитывать по току, причем выбирать обязательно с запасом, чтобы всегда имелась возможность установить в доме какой-либо электроприбор. Грамотный расчет сечения провода по потребляемой мощности (как осуществить правильный выбор проводов, вы узнаете из данного материала) – это залог того, что функционировать электроснабжение будет правильно и эффективно.

Материалы для изготовления проводов

Как правило, монтаж электропроводки в частном доме или квартире делают с использованием трехжильных проводов. Причем у каждой жилы — отдельная изоляция, все они имеют различную расцветку – коричневый, синий, желто-зеленый (стандарт). Жила – это именно та часть провода, по которой протекает ток. Она может быть как однопроволочной, так и многопроволочной. В некоторых марках провода используется хлопчатобумажная оплетка поверх жил. Материалы для изготовления жил проводов:

  1. Сталь.
  2. Медь.
  3. Алюминий.

Иногда можно встретить комбинированные, например, медный провод многопроволочный с несколькими стальными проводниками. Но такие использовались для осуществления полевой телефонной связи – по медным передавался сигнал, а стальные использовались по большей части для проведения крепления к опорам. Поэтому в этой статье о таких проводах разговор идти не будет. Для квартир и частных домов идеальным оказывается медный провод. Он долговечный, надежный, характеристики намного выше, нежели у дешевого алюминия. Конечно, цена медного провода кусается, но стоит упомянуть о том, что его срок службы (гарантированный) — 50 лет.

Марки проводов

Для прокладки электропроводки лучше всего использовать две марки проводов – ВВГнг и ВВГ. Первый имеет окончание «-нг», что говорит о том, что изоляция не горит. Используется он для осуществления электропроводки внутри сооружений и зданий, а также в земле, на открытом воздухе. Стабильно работает в диапазоне температур -50… +50. Гарантированный срок службы — не менее 30 лет. Кабель может быть с двумя, тремя или четырьмя жилами, сечение каждой — в диапазоне 1,5… 35 кв. мм. Обратите также внимание на то, что необходимо проводить расчет сечения провода по потребляемой мощности и длине (в случае с воздушной длинной линией).

Внимательно смотрите на то, чтобы перед названием провода не было буквы «А» (например, АВВГ). Это говорит о том, что внутри жилы изготовлены из алюминия. Имеются также зарубежные аналоги – кабель марки NYM, имеющий круглую форму, соответствует стандартам, принятым в Германии (VDE0250). Жилы медные, изоляция не подвержена горению. Круглая форма провода намного удобнее в том случае, если необходимо проводить монтаж сквозь стену. А вот для проведения проводки внутри помещений оказывается удобнее плоский отечественный.

Провода из алюминия

Они имеют маленький вес, а самое главное, низкую стоимость. Поэтому пригодятся для тех случаев, когда нужно прокладывать длинные линии по воздуху. Если все работы проводить грамотно и правильно, вы получите идеальную воздушную линию, так как у алюминия имеется одно огромное преимущество – он не подвержен окислению (в отличие от меди). Но часто проводка из алюминия использовалась и в домах (как правило, в старых). Провод раньше было проще достать, и стоил он копейки. Необходимо отметить, что расчет сечения провода по потребляемой мощности (особенности этого процесса известны каждому электрику) является главным этапом в создании проекта электроснабжения дома. Но нужно обращать внимание на одну особенность – сечение алюминиевого провода должно быть больше, нежели медного, чтобы выдержать одинаковую нагрузку.

Таблица для расчета сечения по мощности

Также нужно упомянуть и о том, что на алюминиевые провода предельно допустимая токовая нагрузка намного меньше, нежели для медных. Таблица ниже поможет рассчитать сечение жил алюминиевой проводки.

Диаметр жилы провода, мм

1,6

1,8

2

2,3

2,5

2,7

3,2

3,6

4,5

5,6

6,2

Сечение провода, кв. мм

2

2,5

3

4

5

6

8

10

16

25

30

Максимальный ток при длительной нагрузке, А

14

16

18

21

24

26

31

38

55

65

75

Максимальная мощность нагрузки, кВт

3

3,5

4

4,6

5,3

5,7

6,8

8,4

12

14

16

Сечение проводов в зависимости от типа проводки

Существует два типа монтажа электрической проводки в домах – открытый и закрытый. Как вы понимаете, нужно учитывать и этот нюанс при проведении расчетов. Скрытая монтируется внутри перекрытий, а также в бороздках и каналах, в трубах и т. д. Закрытая проводка имеет более высокие требования, так как у нее меньшая способность к охлаждению. А любой провод при длительном воздействии большой нагрузки нагревается очень сильно. Поэтому в случае когда осуществляете расчет сечения провода по потребляемой мощности, влияние на нагрев обязательно учитывайте. Необходимо также принимать во внимание еще следующие параметры:

  1. Длительную токовую нагрузку.
  2. Потерю напряжения.

При увеличении длины провода уменьшается напряжение. Следовательно, чтобы уменьшить потери по напряжению, необходимо увеличить сечение жил провода. Если речь идет о небольшом доме или даже комнате, то значение потерь крайне низкое, ими можно пренебречь. Но если же проводится расчет длинной линии, от этого не уйти. Ведь расчет сечения провода по потребляемой мощности (влияние длины очень большое) зависит от такого параметра, как протяженность линии.

Расчет провода по мощности

Итак, вам потребуется знать следующие характеристики:

  1. Материал, из которого состоят жилы кабеля.
  2. Максимальную потребляемую мощность.
  3. Напряжение питания.

Обратите внимание на то, что при протекании любого тока происходит повышение температуры и выделение некоторого количества тепла. Причем количество тепла пропорционально всей мощности, которая рассеивается на куске электропроводки. Если подобрать неверное сечение, то произойдет чрезмерный нагрев, а результат может быть плачевным – воспламенение электропроводки и пожар. Поэтому стоит провести точный расчет сечения провода по потребляемой мощности. Факторы риска слишком большие, и их много.

Оптимальные параметры

Оптимальные сечения:

  1. Для разводки розеток – 2,5 кв. мм.
  2. Осветительная группа – 1,5 кв. мм.
  3. Электрические приборы высокой мощности (электроплитка) – 4-6 кв. мм.

При этом обратите внимание на то, что медные провода могут выдержать следующие нагрузки:

  1. Провод 1,5 кв. мм – до 4,1 кВт (нагрузка по току — 19 ампер).
  2. 2,5 кв. мм – до 5,9 кВт (по току — до 27 ампер).
  3. 4-6 кв. мм – более 8-10 кВт.

Поэтому при увеличении нагрузки у вас всегда будет довольно большой резерв.

Заключение

Теперь вы знаете, как произвести расчет сечения провода по потребляемой мощности (определение важных характеристик и прочих мелких факторов вам отныне известно). Исходя из всех вышеперечисленных данных, вы сможете самостоятельно, не прибегая к помощи профессионалов, составить правильно план электроснабжения для своего дома или квартиры.

Расчет и правильный выбор сечения проводов и кабелей.

При замене существующей проводки, а так же при прокладке нового кабеля или провода, существенная роль отводиться правильному расчету сечения проводника. Ведь как ни странно, от этого зависит насколько долго будет служить электропроводка.

Первым шагом, определяемся из какого металла нужен кабель или провод. У проводов из алюминия есть только один плюс — низкая цена, а минусов целый вагон. К тому же, в последних версиях ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) в пункте 7.1.34 черным по белому написано — «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами» и никак иначе. Но ничего не написано что делать тем, у кого алюминиевая проводка, наследие давно не существующей страны.

Если нужно поменять всю электропроводку, то тут проблем нет, берем медь и спим спокойно. А если нужно поменять проводку только в одном помещении и подцепить ее на старую алюминиевую? Тогда делаем расчет для алюминиевого провода и прокладываем его, или делаем расчет для медного провода и через клеммы соединяем с алюминием. Ни в коем случае не скруткой, а то потом долго будете думать, почему у вас сгорела квартира (алюминий и медь образуют гальваническую пару и место их непосредственного контакта сильно нагревается).

Вторым шагом высчитываем, сколько ватт будет потреблять помещение. Для этого суммируем мощность всех электроприборов, которые будут находиться в использовании.

Например: в комнате у нас будет работать телевизор (мощность 100Вт), компьютер (мощность 400Вт), кондиционер (мощность 1000Вт), свет (6 лампочек по 60Вт), ну и допустим обогреватель (мощность 2000Вт). Все мощности, взятые для примера, вымышленные.

Суммируем все мощности: 100Вт + 400Вт + 1000Вт + 360Вт + 2000Вт = 3860Вт

Третьим шагом высчитываем силу тока по формуле I=P/U·cosФ 

I — сила тока (А)
P — общая мощность (Вт)
U — напряжение в сети (В)

cosФ (косинус фи) лучше всего брать равным 1 (если у вас не промышленные агрегаты)

Напряжение в сети равно 220 вольт.

Рассчитываем силу тока для нашего примера: I=3860/220·1=17,5 А

По таблице выбираем значение сечения провода или кабеля (ПУЭ таблица 1.3.4 и 1.3.5).

Допустимый длительный ток для проводов и кабелей с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, 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

1,5

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


Допустимый длительный ток для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящей жилы, 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

В нашем случае используем двухжильный провод с медными жилами проложенный в штробе. Подбираем сечение по 1 таблице и оно равняется 1.5 мм2 (при силе тока 18 А).

Вычисляем сопротивление провода: R=p·L/S

R — сопротивление провода (Ом)
p — удельное сопротивление (Ом·мм2/м)
L — длина провода или кабеля (м)
S — площадь поперечного сечения (мм2)

Измеряем длину нужного провода, берем удельное сопротивление из таблицы и рассчитываем сопротивление провода или кабеля.

Материал

Удельное сопротивление

медь

0,0175

алюминий

0,0281

В нашем примере используем медь и длина провода 10 метров.

Подставляем значения в формулу: R=0,0175·10/1,5=0,116 Ом

Это мы рассчитали сопротивление для одной жилы. Но так как у нас провод двужильный, то сопротивление будет в два раза больше.

R=0,232 Ом

Если провод трехжильный то сопротивление так же умножаем на 2, задействованы всего 2 жилы, третья это земля.

И последним шагом, подсчитываем потери напряжения по длине провода. Допустимое падение напряжения не более 5%.

Формула падения напряжения: dU=I·R

I — сила тока
R — сопротивление провода или кабеля

dU=17,5·0,232=4,06 В

Переводим в проценты: 220 вольт у нас 100%, отсюда 1% = 2,2 В  

dU=4,06/2,2=1,84 %

Падение напряжения в допустимых пределах, значит взятое сечение отлично подходит к заданной длине провода. Если падение напряжение будет больше 5%, то нужно взять в расчетах сечение побольше.

Для проверки используем онлайн расчет сечения кабеля или провода.


P.S. Не советую просто рассчитывать сечение на онлайн калькуляторе, его хорошо использовать только в совокупности со своими подсчетами, так вы точно не ошибетесь и выберете правильное сечение провода или кабеля.

Таблица автоматов по мощности и току. Выбор автомата по сечению кабеля таблица

Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Мне на почту часто приходят письма с просьбой разъяснить правильно ли выбран автомат. Я понял, что для вас этот вопрос актуален, поэтому в данной статье будет таблица автоматов по мощности и току, по которой Вы с легкостью сможете выбрать автоматический выключатель под свою нагрузку и сечение кабеля.

Главной функцией автомата является защита электропроводки от перегрузки, которая приводит к разрушению изоляции электрического кабеля, короткому замыканию и пожару. Для того чтобы избежать проблем с электропроводкой в обязательном порядке устанавливают автоматические выключатели.

Конструктивно такой аппарат состоит из теплового и электромагнитного механизмов отключения (расцепителей).

Главной задачей электромонтажника является грамотный расчет характеристик автомата для его долговечной, стабильной работы и выполнения тех функций, которые на него возложены.

Ремонтные работы вследствие выхода из строя электропроводки – сложное и очень дорогое дело. Более того, от правильного выбора защитных устройств зависит жизнь и здоровье человека, поэтому важно подойти к этому вопросу очень ответственно.

В этой статье будет представлен правильный алгоритм выбора автоматических выключателей в зависимости от номинала и других характеристик.

Шкала номинальных токов автоматических выключателей

На корпусе автоматических выключателей производителем всегда указываются главные характеристики устройства, его модель, серийный номер и бренд.

Главной и самой важной характеристикой автомата является значение номинального тока. Она показывает максимально допустимый ток, который может долго проходить через автоматический выключатель без его нагрева и отключения. Значение тока измеряется и указывается в Амперах (А). Если номинальный ток, протекающий через устройство, будет превышен, то защитный автомат отключится и разомкнет цепь.

Модели автоматов имеют стандарт значений номинального тока и бывают 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А. Бывают и более мощные приборы, но в быту они не используются и предназначены только для специальных задач в промышленности.

Согласно нормативно-технической документации номинальный ток для любого автоматического выключателя указывается для работы прибора при температуре окружающей среды +30 градусов Цельсия.

Устанавливают автоматы в электрощитах на дин-рейку по несколько штук в зависимости от количества защищаемых линий. При одновременном расположении нескольких устройств вплотную друг к другу они «подогревают» друг друга, это приводит к уменьшению значения тока, который они могут пропустить без отключения. В связи с этим в каталогах и инструкциях к приборам защиты производители часто указывают поправочные коэффициенты для размещения групп выключателей.

Важность время-токовой характеристики

Некоторые электрические приборы имеют высокий пусковой ток при включении. Его значение бывает выше номинального тока автомата, но действует он краткое время. Для электрического кабеля такой ток не представляет опасности (если его величина в разумных пределах соотносится с типом кабеля), но автомат может срабатывать при пусковом токе, воспринимая это как перегрузку.

Для того чтобы не происходило постоянных отключений из-за запуска устройств с высокими пусковыми токами, автоматы имеют разделение на типы по время-токовой характеристике.

Конструктивно автоматический выключатель состоит из двух расцепителей: электромагнитного и теплового.

Электромагнитный расцепитель предназначен для отключения устройства при коротком замыкании. Для работы такого механизма отключения в автомате используется электромагнитная катушка и соленоид. При многократном превышении значения электрического тока появляется магнитное поле в катушке, та задействует соленоид и он отключает автомат.

Автоматические выключатели имеют характеристику по току короткого замыкания (предельный ток отключения), которая по номиналу бывает в 3, 4,5, 6 и 10кА. Для бытовых целей при устройстве защиты в квартире или доме чаще всего применяют автоматы с номиналом тока КЗ 6кА.

Тепловой расцепитель – это пластина, состоящая из двух различных металлов. При длительной нагрузке, превышающей номинальный ток, эта пластина нагревается, выгибается, воздействует на рычаг расцепителя и устройство отключается. Главная задача такого механизма – защищать линию от долговременных перегрузок выше номинального тока автомата.

Чтобы не думать о том, какую нагрузку включить в розетку, не рассчитывать постоянно суммарную мощность приборов и не думать о пусковых токах была придумана характеристика по времени-току.

Данная характеристика показывает время и ток, которые влияют на отключение аппарата. На автоматах она указывается буквой В, С или D.

Автоматические выключатели с одинаковыми номиналами и различной время–токовой характеристикой будут отключаться в разное время и с разным током превышения.

Такое разделение автоматов является очень удобным и позволяет уменьшить количество ложных отключений.

В соответствии с ГОСТ Р 50345-2010 существует три стандарта время-токовых характеристик:

  1. B – превышение в 3 — 5 раз от номинального тока, самые чувствительные автоматы имеют такую характеристику и применяются в сетях с приборами не имеющими больших пусковых токов.
  2. C – превышение в 5 — 10 раз от номинального тока, самая популярные автоматы с такой характеристикой, они используются в квартирах и частных домах.
  3. D – превышение в 10 — 20 раз от номинального тока, используется для защиты сетей с оборудованием имеющим высокие пусковые токи и кратковременные перегрузки.

Почему автомат С16 не отключится при токе 16 Ампер?

Теперь давайте попробуем понять, почему при сечении электрического кабеля 2,5 кв.мм, который выдерживает ток 25А (ПУЭ таблица 1.3.6) должен защищать автоматический выключатель на 16А, а не на 25А.

Все дело в тепловом расцепителе, который нагревается со временем при воздействии нагрузки и защищает от длительного превышения тока. Длительность этого времени может занимать и 10 минут и 1 час.

Автоматические выключатели имеют такую характеристику, как «ток неотключения», он рассчитан и составляет 1,13 от номинального тока (смотри ГОСТ Р 50345-2010 п.8.6.2). Эта характеристика означает, что автомат не отключится при этом значении тока в течение часа.

Например, автомат на 16А не отключится, при протекании через него тока в 18,08 А в течение часа, это заложено в работу теплового расцепителя устройства.

Еще одной характеристикой автоматов является «условный ток отключения» и он тоже стандартен для всех защитных автоматов и равен 1,45 от номинального тока. При токе, например, 36,25А автомат на 25А обязательно отключится в течение часа. Это правило действует только при условии, что изначально автоматы были холодными.

Поэтому нужно иметь в виду, что автоматические выключатели не отключаются при достижении значения тока их номинала. Они могут работать и дольше, поэтому всегда выбирают защитное устройство с номиналом ниже, чем пропускающая способность кабеля.

Номиналы автоматов по току таблица

Для того, чтобы защитить линию от перегрузки и короткого замыкания нужно тщательно и правильно выбрать номинал автомат по току. Вот, например, если вы защищаете линию с кабелем 2,5 кв.мм. автоматом на 25А и одновременно включили несколько мощных бытовых приборов, то ток может превысить номинал автомата, но при значении меньше 1,45 автомат может работать около часа.

Если тока будет 28 А, то изоляция кабеля начнет плавиться (так как допустимый ток только 25А), это приведет к выходу из строя, пожару и другим печальным последствиям.

Поэтому таблица автоматов по мощности и току выглядит следующим образом:

Сечение медных жил кабеля, кв.мм Допустимый длительный ток, А Номинальный ток автомата, А Максимальная мощность (220 В) Применение 
1,5 19  10  4,1  Освещение
2,5 25 16 5,5 Розетки
4 35 25 7,7 Водонагреватели, духовки
6 42 32 9,24 Электроплиты
10 55 40 12,1 Вводы в квартиру

ВАЖНО! Обязательно следуйте значениям таблицы и указаниям нормативной электротехнической документации!

Какой автомат выбрать для кабеля 2.5 мм2?

Для потребителей, суммарная мощность которых не будет превышать 3,5 кВт рекомендуем использовать медный кабель сечением 2,5кв.мм и защищать эти линии автоматом на 16А.

Для медного кабеля сечением 2,5 кв.мм согласно таблице 1.3.6 ПУЭ длительный допустимый ток 27А. Исходя из этого, можно подумать, что к такому кабелю подойдет автомат на 25А. Но это не так. Кстати кто не знает где искать публикую данную таблицу:

Согласно ПУЭ, п. 1.3.10 значение тока 25А разогреет кабель 2,5 кв.мм до 65 градусов Цельсия. Это достаточно высокая температура для постоянных режимов работы.

Еще важно понимать, что не все производители изготавливают кабель согласно ГОСТ и его сечение может быть ниже заявленного. Так что сечение может быть 2,0 кв.мм вместо 2,5 кв.мм. Качество меди у разных заводов тоже отличается и вы не сможете гарантировано точно сказать о том, какое качество кабеля имеете.

Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:

  • кабель 1,5 кв.мм применяю при монтаже сигнализации и освещения, ему соответствует автомат 10А;
  • кабель 2,5 кв.мм часто используется для отдельных розеток и розеточных групп, где суммарная мощность потребителей не будет превышать 3,5 кВт. Ему соответствует номиналы автоматов по току 16А;
  • кабель 4 кв.мм используют в быту для подключения духовых шкафов, стиральных и посудомоечных машин, обогревателей и водонагревателей, к нему покупают автомат номиналом 25А;
  • кабель 6 кв.мм нужен для подключения серьезных мощных потребителей: электрических плит, электрических котлов отопления. Номинал автомата 32А;
  • кабель 10 кв.мм обычно максимальное сечение используемое в быту, предназначено для ввода питания в квартиры и частные дома к электрощитам. Автомат на 40А.

Для расчета электрической сети у себя дома смело и строго руководствуйтесь предоставленной выше таблицей и руководством. При правильном расчете силовых линий и защитных устройств всё будет работать долговечно и не принесет вам неудобств и проблем.

Выбор автомата по сечению кабеля таблица для 220 В и 380 Вольт

Многие путают и думают, что автоматические выключатели защищают электрические приборы. Это ошибка.

Автоматический выключатель всегда защищает только силовую линию — кабель! Автомат защищает не нагрузку, не розетку, а питающий кабель и только его. Это нужно запомнить!

Задача автомата – уберечь кабель от повреждения, перегрева и последствий. Поэтому выбирать автомат нужно руководствуясь следующими советами:

1. Сначала вычисляем максимальную нагрузку на каждую линию (суммируем максимальную мощность потребителей), по закону Ома I=P/U вычисляем максимальный ток.

Например, имея на кухне чайник 1кВт, холодильник 0,5 кВт, мультиварку 0,8 кВт и микроволновую печь 1,2 кВт суммируем их максимальные мощности:

1+0,5+1,2+0,8 = 3,5 кВт;

вычисляем силу тока:

I=3500/220=15,9А

2. Исходя из мощности и тока, рассчитываем сечение кабеля или выбираем его из таблицы. Для дома обычно выбирают 1,5 – 10 кв.мм. в зависимости от нагрузки.

Для нашего примера выбираем кабель с жилами 2,5кв.мм.

3. Далее выбираем номинал автоматического выключателя, опять же по таблице в соответствии с выбранным сечение кабеля. Автомат должен отключаться раньше, чем перегреется кабель. В нашем случае это автомат номиналом 16А.

4. Подключаем все в правильной последовательности и пользуемся.

Если электрическую проводку вы будете использовать старую, то учитывайте состояние кабеля и его сечение и подбирайте автомат под него, но номиналом не более 16А! Лучшим решением при ремонте является полная замена всей проводки и защитных устройств.

Автоматические выключатели лучше всего выбирать известных производителей, тогда вы будете уверены в надежности и долговечности их работы.

Самыми распространенными и качественными импортными устройствами на данный момент считают: ABB, Legrand, Shneider Electric, hager.

Единственный их минус – высокая цена, но, конечно, она соответствует качеству продукции. Отечественные приборы фирм IEK и КЭАЗ уступают по качеству, но имеют доступную цену. Желательно покупать автоматические выключатели в электрический щиток одного производителя, чтобы система работала однородно и не было несоответствий в характеристиках защитных устройств.

Важно! Выбирайте электрические компоненты и защитные устройства в специализированных магазинах и проверяйте сертификаты на продукцию!

Монтаж и разводка электропроводки в доме – это сложный и ответственный процесс, в котором важны все тонкости и нюансы, и которые требуют правильного расчета всех составляющих. Именно поэтому если вы не уверены в том, что вам такая работу будет по плечу, то лучше наймите профессионального электрика.

На этом все друзья, надеюсь данная статья помогла вам с решением такой проблемы как выбрать автомат по сечению кабеля, если остались вопросы задавайте в их в комментариях.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Расчет мощности от сечения провода. Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки

В теории и на практике выбору площади поперечного сечения провода для тока (толщины) уделяется особое внимание. В этой статье, анализируя справочные данные, мы познакомимся с понятием «площадь сечения».

Расчет сечения проводов.

В науке понятие «толщина» провода не используется.В литературных источниках используется терминология — диаметр и площадь поперечного сечения. Применительно к практике толщина проволоки характеризуется площадью сечения .

Довольно легко вычислить на практике. сечение провода . Площадь поперечного сечения рассчитывают по формуле, предварительно измерив его диаметр (можно измерить штангенциркулем):

S = π(D/2)2 ,

  • S — сечение провода, мм
  • D — диаметр токопроводящей жилы провода.Измерить можно штангенциркулем.

Более удобный вид формулы площади сечения провода:

S=0,8D.

Небольшая поправка — это округленный множитель. Точная формула расчета:

В электропроводке и электромонтаже в 90% случаев используется медный провод. Медная проволока имеет ряд преимуществ перед алюминиевой проволокой. Удобнее в установке, при той же силе тока имеет меньшую толщину, более прочный.Но чем больше диаметр площади сечения ), тем выше цена медного провода. Поэтому, несмотря на все преимущества, если сила тока превышает 50 ампер, чаще всего используется алюминиевый провод. В частном случае используется провод, имеющий алюминиевую жилу диаметром 10 мм и более.

Измеряется в квадратных миллиметрах Площадь провода . Чаще всего на практике (в бытовой электрике) встречаются такие площади сечения: 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм.

Существует еще одна система измерения площади поперечного сечения (толщины провода) — система AWG, которая используется в основном в США.Ниже представлена ​​таблица сечения провода по системе AWG, а так же перевод из AWG в мм.

Рекомендуется прочитать статью о выборе сечения провода для постоянного тока. В статье приведены теоретические данные и рассуждения о падении напряжения, о сопротивлении проводов для разных сечений. Теоретические данные сориентируют, какое сечение провода по току наиболее оптимально для различных допустимых падений напряжения. Также на реальном примере объекта в статье о падении напряжения на трехфазных кабельных линиях большой протяженности приведены формулы, а также рекомендации по снижению потерь.Потери в проводе прямо пропорциональны току и длине провода. И они обратно пропорциональны сопротивлению.

Есть три основных принципа выбора сечения провода .

1. Для прохождения электрического тока площадь поперечного сечения провода (толщина провода) должна быть достаточной. Понятие достаточно означает, что при максимально возможной, в данном случае, электроэнергии нагрев провода будет допустимым (не более 600С).

2. Достаточное сечение провода, чтобы падение напряжения не превышало допустимого значения. В основном это касается длинных кабельных линий (десятки, сотни метров) и больших токов.

3. Сечение провода, а также его защитная изоляция должны обеспечивать механическую прочность и надежность.

Для питания, например, люстр в основном используют лампочки с общей потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А).

При выборе толщины проволоки необходимо ориентироваться на максимальную рабочую температуру.При превышении температуры провод и изоляция на нем расплавятся и, соответственно, это приведет к разрушению самого провода. Максимальный рабочий ток для провода определенного сечения ограничивается только его максимальной рабочей температурой. И время, которое провод может работать в таких условиях.

Ниже представлена ​​таблица сечений проводов, с помощью которой в зависимости от силы тока можно подобрать площадь сечения медных проводов.Исходными данными является площадь поперечного сечения проводника.

Максимальный ток для медных проводов разной толщины. Таблица 1.

Сечение проводника, мм 2

Ток, А, для проложенных проводов

открытый

в одну трубу

один двухжильный

один трехжильный

Выделены номиналы проводов, которые используются в электрике.«Один двухжильный» — провод, имеющий две жилы. Одна Фаза, вторая — Ноль — это считается однофазным питанием нагрузки. «Один трехпроводный» — используется для трехфазного питания нагрузки.

Таблица помогает определить, при каких токах, а также в каких условиях эксплуатируется провод данного сечения .

Например, если на розетке написано «Макс 16А», то к одной розетке можно прокладывать провод сечением 1,5 мм. Необходимо защитить розетку выключателем на ток не более 16А, а лучше 13А, или 10А.Этой теме посвящена статья «О замене и выборе автоматического выключателя».

Из данных таблицы видно, что одножильный провод означает, что рядом не проходит больше проводов (на расстоянии менее 5 диаметров провода). При двухпроводном расположении рядом, как правило, в одной общей изоляции — двухжильный провод. Здесь более тяжелый тепловой режим, поэтому меньше максимальный ток. Чем больше собрано в провод или пучок проводов, тем меньше должна быть максимальная сила тока для каждого отдельного проводника, из-за возможности перегрева.

Однако эта таблица не очень удобна с практической точки зрения. Часто исходным параметром является мощность потребителя электроэнергии, а не электрический ток. Поэтому нужно выбрать провод.

Определяем ток, имея значение мощности. Для этого мощность P(Вт) делим на напряжение (В) — получаем силу тока (А):

И=П/У.

Для определения мощности, имея показатель тока, необходимо силу тока (А) умножить на напряжение (В):

Р=МЕ

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

В следующей таблице представлены исходные параметры — потребляемый ток и мощность, а также определяемые значения — сечение провода и ток срабатывания защитного автоматического выключателя.

Исходя из потребляемой мощности и силы тока — подбор площади сечения проводов и автоматического выключателя.

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

Таблица 2.

Макс. мощность,
кВт

Макс. ток нагрузки,
А

сечение
проводов, мм 2

машинный ток,
А

Критические случаи в таблице выделены красным, в этих случаях лучше перестраховаться не экономя на проводе выбрав провод толще чем указано в таблице.А ток автомата, наоборот, меньше.

Из таблицы легко подобрать сечение провода по току , или сечение провода по мощности . Выберите автоматический выключатель для данной нагрузки.

В этой таблице все данные приведены для следующего случая.

  • Одна фаза, напряжение 220 В
  • Температура окружающей среды +300C
  • Прокладка на воздухе или в ящике (находится в закрытом помещении)
  • Провод трехжильный в общей изоляции (провод)
  • Используется самая распространенная система TN-S с отдельным заземляющим проводом
  • В очень редких случаях потребитель достигает максимальной мощности.В таких случаях максимальный ток может действовать постоянно без негативных последствий.

Рекомендуется , чтобы выбрать большее сечение (следующий по счету), в случаях, когда температура окружающей среды будет выше на 200С, или в жгуте будет несколько проводов. Это особенно важно в тех случаях, когда значение рабочего тока близко к максимальному.

В сомнительных и спорных моментах, таких как:

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

Также толщину проволоки можно узнать по эмпирическому (полученному опытным путем) правилу:

Правило выбора площади сечения провода по максимальному току.

Необходимая площадь поперечного сечения для медного провода , исходя из максимального тока, может быть выбрана по правилу:

Требуемая площадь поперечного сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.

Расчеты по этому правилу без запаса, поэтому результат необходимо округлить в большую сторону до ближайшего размера. Например, вам нужно провода сечением мм, а сила тока 32 ампера. Ближайшее надо брать, конечно, в большую сторону — 4 мм. Видно, что это правило хорошо укладывается в табличные данные.

Следует отметить, что это правило хорошо работает для токов до 40 Ампер. Если токи больше (вне жилого помещения такие токи на вводе) — нужно выбрать провод с еще большим запасом, и делить не на 10, а на 8 (до 80 А).

То же правило для нахождения максимального тока через медный провод, если известна его площадь:

Максимальный ток равен площади сечения, умножить на 10.

Об алюминиевой проволоке.

В отличие от меди, алюминий менее электропроводен. Для алюминия (провод того же сечения , что и медь) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди на 20%. При токах до 80 А алюминий хуже пропускает ток на 30%.

Практическое правило для алюминия :

Максимальный ток алюминиевого провода площадь сечения , умножить на 6.

Обладая знаниями, полученными в этой статье, вы сможете подобрать провод по соотношениям «цена/толщина», «толщина/температура эксплуатации», а также «толщина/максимальный ток и мощность».

Основные моменты о площади сечения проводов выделены, но если что-то не понятно, или есть что добавить, пишите и спрашивайте в комментариях. Подпишитесь на блог SamElectric, чтобы получать новые статьи.

К максимальному току в зависимости от площади сечения провода у немцев отношение несколько иное.Рекомендация по выбору автоматического выключателя (защитного) находится в правой колонке.

Таблица зависимости электрического тока выключателя (предохранителя) от сечения. Таблица 3

Эта таблица взята из «стратегического» промышленного оборудования, возможно поэтому может создаться впечатление, что немцы перестраховываются.

Ниже я приведу таблицу сечений проводов, но рекомендую набраться терпения, дочитав эту небольшую теоретическую часть до конца.Это позволит вам более осознанно подойти к выбору проводов для электромонтажа, кроме того, вы сможете самостоятельно произвести расчет сечения провода , причем даже «в уме».

Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается выделением тепла (соответственно нагреванием), которое прямо пропорционально мощности, рассеиваемой на участке проводки. Его значение определяется по формуле P=I 2 *R, где:

  • I — значение протекающего тока,
  • Ом — сопротивление провода.

Чрезмерный нагрев может привести к повреждению изоляции, что приведет к короткому замыканию и/или возгоранию.

Ток, протекающий по проводнику, зависит от мощности нагрузки (P), определяемой по формуле

I=P/U

(U — напряжение, которое для бытовой электросети составляет 220В).

Сопротивление провода R зависит от его длины, материала и сечения. Для электропроводки в квартире, даче или гараже длиной можно пренебречь, но при выборе проводов для электропроводки необходимо учитывать материал и сечение.

РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

Сечение провода S определяется его диаметром d следующим образом (здесь и далее максимально упрощаю формулы):
S=π*d 2 /4=3,14*d 2 /4=0,8*d 2.

Это может пригодиться, если у вас уже есть провод, причем без маркировки, сразу указывающей сечение, например, ВВГ 2х1,5, здесь 1,5 — сечение в мм 2, а 2 — номер Конечно.

Чем больше сечение, тем большую токовую нагрузку может выдержать провод.При одинаковых сечениях медных и алюминиевых проводов — медные выдерживают больший ток, кроме того, они менее ломкие, хуже окисляются, поэтому наиболее предпочтительны.

Очевидно, что при скрытой прокладке, а также проводов, проложенных в гофрошланге, электрокоробке, из-за плохой теплоотдачи они будут сильнее греться, а значит, их сечение нужно выбирать с некоторым запасом, так что пора рассмотреть такую ​​величину, как плотность тока (обозначим ее Iρ).

Характеризуется величиной силы тока в амперах, протекающей через единицу сечения проводника, которую примем за 1мм 2 . Поскольку эта величина относительная, ее удобно использовать для расчета сечения по следующим формулам :

  1. d=√ 1,27*I/Iρ =1,1*√I/Iρ- получаем значение диаметра проволоки,
  2. S = 0,8*d 2 — полученная ранее формула расчета сечения,

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

S=I/Iρ

Осталось определить значение плотности тока Iρ), так как рабочий ток I) определяется мощностью нагрузки, формулу я приводил выше.

Допустимое значение плотности тока определяется многими факторами, рассмотрение которых я опущу и приведу окончательные результаты, и с запасом:

Пример расчета:

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

Все материалы, представленные на данном сайте, носят ознакомительный характер и не могут быть использованы в качестве руководств и нормативных документов.

Стандартная квартирная электропроводка рассчитана на максимальный ток потребления при длительной нагрузке 25 ампер (на эту силу тока также подбирается автоматический выключатель, который устанавливается на вводе проводов в квартиру) выполняется медным проводом с сечением 4,0 мм 2 , что соответствует диаметру провода 2,26 мм и мощности нагрузки до 6 кВт.

Согласно требованиям п. 7.1.35 ПУЭ сечение медной жилы для жилой электропроводки должно быть не менее 2.5 мм 2 , что соответствует диаметру проводника 1,8 мм и току нагрузки 16 А. К такой проводке можно подключать электроприборы суммарной мощностью до 3,5 кВт.

Что такое сечение провода и как его определить

Чтобы увидеть сечение провода, достаточно разрезать его поперек и посмотреть на срез с конца. Площадь реза – это поперечное сечение провода. Чем он больше, тем больший ток может передать провод.

Как видно из формулы сечение провода светлое по его диаметру.Достаточно диаметр жилы провода умножить сам на себя и на 0,785. Для сечения многожильного провода нужно рассчитать сечение одной жилы и умножить на их количество.

Диаметр проводника можно определить штангенциркулем с точностью до 0,1 мм или микрометром с точностью до 0,01 мм. Если инструментов под рукой нет, то в этом случае выручит обычная линейка.

Выбор сечения


медного провода электропроводки по силе тока

Величина электрического тока обозначается буквой « А » и измеряется в Амперах.При выборе действует простое правило, чем больше сечение провода, тем лучше, поэтому результат округляется в большую сторону.

Таблица для выбора сечения и диаметра медного провода в зависимости от силы тока
Максимальный ток, А 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 10,0 16,0 20,0 25,0 32,0 40,0 50,0 63,0
Стандартное сечение, мм 2 0,35 0,35 0,50 0,75 1,0 1,2 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0
Диаметр, мм 0,67 0,67 0,80 0,98 1,1 1,2 1,6 1,8 2,0 2,3 2,5 2,7 3,2 3,6

Приведенные мною в таблице данные основаны на личном опыте и гарантируют надежную работу электропроводки при самых неблагоприятных условиях ее прокладки и эксплуатации.При выборе сечения провода по величине тока не имеет значения, переменный это ток или постоянный. Величина и частота напряжения в электропроводке также не имеют значения, это может быть бортовая сеть постоянного тока автомобиля на 12 В или 24 В, авиационная 115В 400Гц, 220В или 380В 50Гц проводка, высоковольтная электропроводка 10000В линия.

Если ток потребления электроприбора неизвестен, но известны напряжение питания и мощность, то ток можно рассчитать с помощью следующего онлайн-калькулятора.

Следует отметить, что при частотах более 100 Гц в проводах при протекании электрического тока начинает проявляться скин-эффект, а это означает, что с ростом частоты ток начинает «давить» на наружную поверхность проводов. провода и фактическое сечение провода уменьшается. Поэтому выбор сечения провода для высокочастотных цепей производится по другим законам.

Определение нагрузочной способности электропроводки 220 В


из алюминиевого провода

В многолетних домах электропроводка обычно выполняется из алюминиевых проводов.Если соединения в распределительных коробках выполнены правильно, срок службы алюминиевой проводки может достигать ста лет. Ведь алюминий практически не окисляется, и срок службы электропроводки будет определяться только сроком службы пластиковой изоляции и надежностью контактов в местах соединения.

В случае подключения дополнительных энергоемких электроприборов в квартире к алюминиевой проводке необходимо определить способность ее выдерживать дополнительную мощность по сечению или диаметру жил провода.Приведенная ниже таблица упрощает эту задачу.

Если электропроводка в вашей квартире выполнена алюминиевыми проводами и вам необходимо переподключить установленную розетку в распределительной коробке медными проводами, то такое подключение производится в соответствии с рекомендациями статьи Подключение алюминиевых проводов.

Расчет сечения электропроводки


по мощности подключаемых электроприборов

Для выбора сечения проводов кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме необходимо проанализировать парк существующих электроприборов с точки зрения их одновременного использования.В таблице приведен список популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности. Потребляемую мощность своих моделей вы можете узнать сами из этикеток на самих изделиях или паспортов, часто параметры указаны на упаковке.

Если сила тока, потребляемого прибором, неизвестна, то ее можно измерить с помощью амперметра.

Таблица потребляемой мощности и силы тока бытовых электроприборов


при напряжении питания 220 В

Обычно потребляемая мощность электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или ВА) или киловаттах (кВт или кВА).1 кВт=1000 Вт.

Таблица потребляемой мощности и силы тока бытовых электроприборов
бытовой прибор Потребляемая мощность, кВт (кВА) Потребляемый ток, А Режим потребления тока
Лампа накаливания 0,06 – 0,25 0,3 – 1,2 Постоянно
Электрический чайник 1,0 – 2,0 5 – 9 До 5 минут
электрическая плита 1,0 – 6,0 5 – 60 В зависимости от режима работы
Микроволновая печь 1,5 – 2,2 7 – 10 Периодически
Мясорубка электрическая 1,5 – 2,2 7 – 10 В зависимости от режима работы
Тостер 0,5 – 1,5 2 – 7 Постоянно
Решетка 1,2 – 2,0 7 – 9 Постоянно
Кофемолка 0,5 – 1,5 2 – 8 В зависимости от режима работы
Кофеварка 0,5 – 1,5 2 – 8 Постоянно
Электрическая духовка 1,0 – 2,0 5 – 9 В зависимости от режима работы
Посудомоечная машина 1,0 – 2,0 5 – 9
Стиральная машина 1,2 – 2,0 6 – 9 Максимум с момента включения до нагрева воды
Осушитель 2,0 – 3,0 9 – 13 Постоянно
Железо 1,2 – 2,0 6 – 9 Периодически
Пылесос 0,8 – 2,0 4 – 9 В зависимости от режима работы
Нагреватель 0,5 – 3,0 2 – 13 В зависимости от режима работы
Фен 0,5 – 1,5 2 – 8 В зависимости от режима работы
Кондиционер 1,0 – 3,0 5 – 13 В зависимости от режима работы
Настольный компьютер 0,3 – 0,8 1 – 3 В зависимости от режима работы
Электроинструменты (дрель, электролобзик и т. д.)) 0,5 – 2,5 2 – 13 В зависимости от режима работы

Ток также потребляется холодильником, освещением, радиотелефоном, зарядным устройством, телевизором в дежурном режиме. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и в расчетах ею можно пренебречь.

Если вы включаете все электроприборы в доме одновременно, то вам нужно будет подобрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Вам понадобится провод толщиной с палец! Но такой случай маловероятен.Сложно представить, что кто-то способен одновременно перемалывать мясо, гладить, пылесосить и сушить волосы.

Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновку, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит 7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А. С учетом включенного освещения, холодильника и дополнительно, например, телевизора, ток потребления может достигать 25 А.


для сети 220 В

Сечение провода можно подобрать не только по силе тока, но и по величине потребляемой мощности.Для этого нужно составить список всех электроприборов, планируемых к подключению к данному участку электропроводки, определить, какую мощность потребляет каждый из них в отдельности. Затем сложите данные и используйте таблицу ниже.


для сети 220 В
Мощность прибора, кВт (кВА) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0
Стандартное сечение, мм 2 0,35 0,35 0,35 0,5 0,75 0,75 1,0 1,2 1,5 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0 4,0 4,0 5,0
Диаметр, мм 0,67 0,67 0,67 0,5 0,98 0,98 1,13 1,24 1,38 1,38 1,6 1,78 1,78 1,95 2,26 2,26 2,52

Если электроприборов несколько и для одних известен потребляемый ток, а для других мощность, то нужно определить сечение провода для каждого из них по таблицам, а затем результаты сложить.

Подбор сечения медного провода по мощности


для бортовой сети 12 В

Если при подключении к бортовой сети автомобиля дополнительного оборудования известна только его потребляемая мощность, то определить сечение дополнительной проводки можно с помощью приведенной ниже таблицы.

Таблица для подбора сечения и диаметра медного провода по мощности
для бортовой сети автомобиля 12 В
Мощность прибора, Вт (ВА) 10 30 50 80 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Стандартное сечение, мм 2 0,35 0,5 0,75 1,2 1,5 3,0 4,0 6,0 8,0 8,0 10 10 10 16 16 16
Диаметр, мм 0,67 0,5 0,8 1,24 1,38 1,95 2,26 2,76 3,19 3,19 3,57 3,57 3,57 4,51 4,51 4,51

Выбор сечения провода для подключения электроприборов


к трехфазной сети 380 В

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

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

Внимание , при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учитывать максимальную механическую мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемую электрическую мощность.Потребляемая электродвигателем электрическая мощность с учетом КПД и cos φ примерно в два раза больше, чем вырабатываемая на валу, что необходимо учитывать при выборе сечения провода исходя из мощности двигателя, указанной на табличке .

Например, вам необходимо подключить электродвигатель, потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток, потребляемый электродвигателем такой мощности по трем фазам, составляет 5,2 А. По таблице получается, что провод сечением 1.0 мм 2 необходимо с учетом вышеизложенного 1,0/1,75 = 0,5 мм 2 . Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В потребуется трехжильный медный кабель сечением каждой жилы 0,5 мм 2.


Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, которая всегда указывается на шильдике. Например, в шильдике, представленном на фотографии, ток потребления двигателя мощностью 0.25 кВт на каждую фазу при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя соединены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя соединены по схеме «звезда») составляет всего 0,7 А. Принимая силу тока, указанную на шильдике, по таблице выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм 2 при соединении обмоток двигателя согласно « треугольник» или 0,15 мм 2 при соединении по схеме «звезда».

О выборе марки кабеля для домашней электропроводки

На первый взгляд, сделать жилую электропроводку из алюминиевых проводов кажется дешевле, но эксплуатационные расходы из-за низкой надежности контактов со временем во много раз превысят затраты на электропроводку из меди. Проводку рекомендую делать исключительно из медных проводов! Алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, так как они легкие и дешевые, а правильное соединение служат надежно долгое время.

А какой провод лучше использовать при монтаже электропроводки, одножильный или многожильный? С точки зрения возможности проводить ток на единицу сечения и установки лучше одножильные. Так что для домашней проводки нужно использовать только одножильный провод. Многожильный допускает многократные изгибы, и чем тоньше в нем жилы, тем он более гибкий и прочный. Поэтому многожильный провод используют для подключения к электросети нестационарных электроприборов, таких как электрофен, электробритва, электроутюг и всех остальных.

После принятия решения по сечению провода встает вопрос о марке кабеля для электропроводки. Здесь выбор невелик и представлен всего несколькими марками кабелей: ПУНП, ВВГнг и NYM.

Кабель

ПУНП с 1990 года, в соответствии с постановлением Главгосэнергонадзора «О запрещении применения проводов типа АПВН, ППБН, ПЭН, ПУНП и др., изготавливаемых по ТУ 16-505. 610-74 взамен проводов АПВ, АППВ, ПВ и ППВ по ГОСТ 6323-79*» запрещен к применению.

Кабель ВВГ и ВВГнг — жилы медные в двойной поливинилхлоридной изоляции, плоской формы. Предназначены для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от -50°С до +50°С, для прокладки внутри зданий, на улице, в земле при прокладке в трубах. Срок службы до 30 лет. Буквы «нг» в обозначении марки говорят о негорючести изоляции проводов. Двух-, трех- и четырехжильные выпускаются с сечением жил от 1,5 до 35,0 мм 2 . Если в обозначении кабеля перед ВВГ стоит буква А (АВВГ), то жилы в проводе алюминий.

Кабель NYM (его российский аналог — кабель ВВГ), с медными жилами, круглой формы, с негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения, практически идентичные кабелю ВВГ. Двух-, трех- и четырехжильные выпускаются с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.

Как видите, выбор для разводки не велик и определяется в зависимости от того, какая форма кабеля больше подходит для монтажа, круглая или плоская.Кабель круглой формы удобнее прокладывать сквозь стены, особенно если ввод осуществляется с улицы в помещение. Вам нужно будет просверлить отверстие чуть больше диаметра троса, а при большей толщине стенки это становится актуальным. Для внутренней разводки удобнее использовать плоский кабель ВВГ.

Параллельное соединение электропроводки

Бывают безвыходные ситуации, когда нужно срочно проложить электропроводку, а проводов нужного сечения нет в наличии.При этом, если имеется провод меньшего сечения, чем необходимо, то разводку можно выполнить из двух и более проводов, соединив их параллельно. Главное, чтобы сумма сечений каждого из них была не меньше расчетной.

Например, есть три провода сечением 2, 3 и 5 мм 2 , но по расчетам нужно 10 мм 2 . Соедините их все параллельно, и проводка выдержит ток до 50 ампер.Да вы и сами видели параллельное соединение в разы более тонких проводников для передачи больших токов. Например, для сварки используется ток до 150 А, а для того, чтобы сварщик мог управлять электродом, нужна гибкая проволока. Он сделан из сотен тонких медных проводов, соединенных параллельно. В автомобиле аккумулятор также подключается к бортовой сети с помощью такого же гибкого многожильного провода, так как во время запуска двигателя стартер потребляет от аккумулятора до 100 А.А при установке и снятии аккумулятора необходимо отводить провода в сторону, то есть провод должен быть достаточно гибким.

Способ увеличения сечения электрического провода путем параллельного соединения нескольких проводов разного диаметра можно применять только в крайнем случае. При прокладке домашней электропроводки допустимо соединять параллельно только провода одного сечения, взятые из одной бухты.

Онлайн-калькуляторы для расчета сечения и диаметра провода

С помощью приведенного ниже онлайн-калькулятора можно решить обратную задачу — определить диаметр проводника по сечению.

Как рассчитать сечение многожильного провода

Многожильный провод, или как его еще называют многожильный или гибкий, представляет собой скрученный между собой одножильный провод. Для расчета сечения многожильного провода необходимо сначала вычислить сечение одного провода, а затем полученный результат умножить на их количество.


Рассмотрим пример. Есть многожильный гибкий провод, в котором 15 жил диаметром 0,5 мм. Сечение одной жилы равно 0.5 мм × 0,5 мм × 0,785 = 0,19625 мм 2 , после округления получаем 0,2 мм 2 . Так как у нас в проводе 15 жил, то для определения сечения кабеля нужно эти числа перемножить. 0,2 мм 2 ×15=3 мм 2 . Осталось определить по таблице, что такой многожильный провод выдерживает ток в 20 А.

Можно оценить нагрузочную способность многожильного провода без измерения диаметра отдельного проводника путем измерения общего диаметра всех витых проводов. Но так как провода круглые, то между ними есть воздушные зазоры.Для исключения площади зазоров результат сечения провода, полученный по формуле, следует умножить на коэффициент 0,91. При измерении диаметра следите за тем, чтобы многожильный провод не был сплющен.

Давайте рассмотрим пример. В результате измерений многожильный провод имеет диаметр 2,0 мм. Рассчитаем его сечение: 2,0 мм × 2,0 мм × 0,785 × 0,91 = 2,9 мм 2 . По таблице (см. ниже) определяем, что этот многожильный провод выдержит ток до 20 А.

Когда в доме или квартире планируется ремонт, замена электропроводки является одной из самых ответственных работ. Именно от правильного выбора сечения провода зависит не только долговечность электропроводки, но и ее функциональность. Правильный расчет сечения кабеля по мощности может провести квалифицированный электрик, который сможет не только подобрать подходящий кабель, но и осуществить монтаж. Если провода подобраны неправильно, они будут нагреваться, а при больших нагрузках могут привести к негативным последствиям.

Как известно, при перегреве провода его проводимость уменьшается, что приводит к еще большему перегреву. При перегреве провода его изоляция может быть повреждена и стать причиной возгорания. Чтобы после монтажа новой проводки не волноваться за свое жилье, следует изначально выполнить правильный расчет мощности кабеля и уделить этому вопросу особое внимание, а также внимание.

Зачем проводить расчеты кабеля на ток нагрузки?

Провода и кабели, по которым протекает электрический ток, являются важнейшей частью электропроводки.Расчет сечения провода необходимо производить для того, чтобы убедиться, что выбранный провод соответствует всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки.

Неправильно подобранное сечение кабеля приведет к перегреву провода и, как следствие, через короткое время вам придется вызывать мастера для устранения неполадок в электропроводке. Вызов специалиста сегодня стоит недешево, поэтому, чтобы сэкономить, нужно сделать все правильно с самого начала, в этом случае вы сможете не только сэкономить, но и сохранить свой дом.

Важно помнить, что от правильного выбора сечения кабеля зависит электрическая и пожарная безопасность помещения и тех, кто в нем проживает или проживает.

Безопасная эксплуатация заключается в том, что если выбрать участок, не соответствующий его токовой нагрузке, это приведет к чрезмерному перегреву провода, оплавлению изоляции, короткому замыканию и возгоранию.

Поэтому к вопросу выбора сечения провода нужно отнестись очень серьезно.

Что влияет на расчет сечения провода или кабеля

Существует множество влияющих факторов, которые полностью описаны в пункте 1.3 ЭМП. В этом пункте предусмотрен расчет сечения для всех типов проводников.

В данной статье, уважаемые читатели сайта «Электрик в Доме», будет рассмотрен расчет сечения провода по потребляемой мощности для медных жил в поливинилхлоридной и резиновой изоляции. Сегодня такие провода в основном используются в домах и квартирах для электропроводки.

Основным фактором для расчета сечения кабеля считается используемая в сети нагрузка или ток.Зная мощность электрооборудования, мы получим номинальный ток в результате несложного расчета по приведенным ниже формулам. Исходя из этого, получается, что сечение проводов напрямую связано с расчетной мощностью электроустановки.

Выбор материала жилы также важен при расчете сечения кабеля. Пожалуй, каждый человек знает из школьных уроков физики, что медь имеет гораздо более высокую проводимость, чем такая же проволока из алюминия.Если сравнивать медные и алюминиевые провода одинакового сечения, то у первых показатели будут выше.

Также важным при расчете сечения кабеля является количество жил в проводе. Большое количество жил нагревается намного выше, чем одножильный провод.

Большое значение при выборе сечения имеет способ прокладки проводов. Как известно, земля считается хорошим проводником тепла, в отличие от воздуха. Исходя из этого, получается, что кабель, проложенный под поверхностью земли, может выдерживать большую электрическую нагрузку, в отличие от тех, что находятся в воздухе.

При расчете сечения не забывайте, что при проводах в пучках и уложенных в специальные лотки, они могут нагреваться друг о друга. Поэтому достаточно важно учитывать этот момент при проведении расчетов, и при необходимости вносить соответствующие коррективы. Если в коробке или лотке более четырех кабелей, то при расчете сечения провода важно ввести поправочный коэффициент.

Как правило, при правильном выборе Сечение провода влияет и на температуру воздуха, при которой он будет эксплуатироваться.В большинстве случаев расчет производится от средней температуры окружающего воздуха +25 градусов Цельсия. Если температурный режим не соответствует вашим требованиям, то в таблице 1.3.3 ПУЭ есть поправочные коэффициенты, которые необходимо учитывать.

Падение напряжения также влияет на расчет сечения кабеля. Если в протяженной кабельной линии ожидается падение напряжения более 5%, то эти показатели необходимо учитывать в расчетах.

Расчет сечения провода по потребляемой мощности

Каждый кабель имеет свою номинальную мощность, которую он способен выдержать при подключении электроприбора.

В том случае, если мощность приборов в доме превышает нагрузочную способность провода, то в этом случае аварийной ситуации не избежать и проблема с проводкой рано или поздно даст о себе знать.

Для проведения самостоятельного расчета потребляемой мощности приборов необходимо занести на лист бумаги мощность всех имеющихся электроприборов, которые можно подключить одновременно (электрочайник, телевизор, пылесос, варочная панель, компьютер , так далее.).

После того, как мощность каждого устройства известна, все значения необходимо просуммировать, чтобы понять общее потребление.

Где К о — коэффициент одновременности.

Рассмотрим пример расчета сечения провода для обычной двухкомнатной квартиры. Выделите необходимые электроприборы и их примерная мощность указана в таблице.

На основании полученного значения можно продолжить расчеты с выбором сечения провода.

При наличии в доме мощных электроприборов, нагрузка которых составляет 1,5 кВт и более, для их подключения целесообразно использовать отдельную линию. При самостоятельном расчете важно не забыть учесть мощность осветительного оборудования, которое подключается к сети.

При правильном изготовлении, то на каждую комнату будет выходить около 3кВт, но пугаться этих цифр не стоит, так как все приборы не будут использоваться одновременно, а, следовательно, такое значение имеет некий запас.

При расчете общей мощности, потребляемой в квартире, получился результат 15,39 кВт, теперь этот показатель нужно умножить на 0,8, что даст фактическую нагрузку 12,31 кВт. На основании полученного показателя мощности можно рассчитать силу тока по простой формуле.

Расчет сечения кабеля по току

Основным показателем, по которому рассчитывается провод, является его продолжительность. Проще говоря, это величина тока, которую он способен пропускать в течение длительного времени.

Зная текущую нагрузку, можно получить более точные расчеты сечения кабеля. Кроме того, все таблицы выбора сечения в ГОСТ и нормативных документах построены на текущих значениях.

Смысл расчета аналогичен силовому, но только в этом случае необходимо рассчитывать токовую нагрузку. Для расчета сечения кабеля по току необходимо выполнить следующие шаги:

  • — выбор мощности всех устройств;
  • — рассчитать ток, проходящий через проводник;
  • — по таблице выбрать наиболее подходящее сечение кабеля.

Чтобы найти значение номинального тока, необходимо рассчитать мощность всех подключенных электроприборов в доме. То, что мы, друзья, уже сделали в предыдущем разделе.

После того, как мощность известна, расчет сечения провода или кабеля сводится к определению силы тока исходя из этой мощности. Силу тока можно найти по формуле:

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

  • — Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
  • — U — напряжение сети, В;
  • — для бытовых электроприборов cos(φ)=1.

2) Формула расчета силы тока в трехфазной сети 380 В:

Зная величину тока, сечение провода находят по таблице. Если окажется, что расчетные и табличные значения токов не совпадают, то в этом случае выбирается ближайшее большее значение. Например, расчетное значение тока 23 А, по таблице выбираем ближайшее больше 27 А — сечением 2.5 мм2 (для медного многожильного провода, проложенного по воздуху).

Представляю Вашему вниманию таблицы допустимых токовых нагрузок кабелей с медными и алюминиевыми жилами с ПВХ изоляцией.

Все данные взяты не из главы, а из нормативного документа ГОСТ 31996-2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТИКОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».

Например, у вас трехфазная нагрузка мощностью P=15 кВ. Необходимо выбрать медный кабель (воздушная прокладка). Как рассчитать сечение ? Сначала нужно рассчитать ток нагрузки исходя из этой мощности, для этого воспользуемся формулой для трехфазной сети: I = P/√3 380 = 22,8 ≈ 23 А.

По таблице токовых нагрузок выбираем сечение 2,5 мм2 (для него допустимый ток 27А). Но так как кабель у вас четырехжильный (или пятижильный, тут особой разницы нет), то по указанию ГОСТ 31996-2012 выбранное значение тока нужно умножить на коэффициент 0.93. I=0,93*27=25 А. Что приемлемо для нашей нагрузки (номинальный ток).

Хотя, ввиду того, что многие производители выпускают кабели с заниженным сечением, в данном случае я бы советовал брать кабель с запасом, сечением значительно выше — 4 мм2.

Какой провод лучше использовать медный или алюминиевый?

Сегодня для монтажа как открытой проводки, так и скрытой, конечно же, большой популярностью пользуются медные провода. Медь эффективнее алюминия

1) прочнее, мягче и не ломается в местах перегиба по сравнению с алюминием;

2) менее подвержен коррозии и окислению.При соединении алюминия в распределительной коробке места скрутки со временем окисляются, это приводит к потере контакта;

3) проводимость меди выше, чем у алюминия, при одинаковом сечении медный провод способен выдерживать большую токовую нагрузку, чем алюминий.

Что касается материала жилы, то в данной статье рассмотрению подлежит только медная проволока, так как в большинстве случаев она используется в качестве электропроводки в домах и квартирах. Среди достоинств этого материала следует выделить долговечность, простоту монтажа и возможность использовать меньшее сечение по сравнению с алюминием, при том же токе.Если сечение провода достаточно велико, то его стоимость превышает все преимущества и оптимальным вариантом будет использование алюминиевого кабеля, а не медного.

Например, если нагрузка более 50 А, то в целях экономии целесообразно использовать кабели с алюминиевой жилой. Обычно это участки на вводе электричества в дом, где расстояние превышает несколько десятков метров.

Пример расчета сечения кабеля для квартиры

Рассчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчет сечения провода для определенных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.

Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовая и осветительная.

В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне, в жилых комнатах и ​​в ванной комнате. Так как там установлена ​​самая мощная бытовая техника (электрочайник, микроволновая печь, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.д.).

1. Водопроводный кабель

Сечение вводного кабеля (сечение от щитка на участке до щитовой квартиры) выбирается исходя из общей мощности всей квартиры, которую мы получили в таблице.

Сначала находим номинальный ток на этом участке по отношению к заданной нагрузке:

Сила тока 56 ампер. По таблице находим сечение, соответствующее заданной токовой нагрузке. Выбираем ближайшее большее значение — 63 А, что соответствует сечению 10 мм2.

2. Комната №1

Здесь основной нагрузкой на розеточную группу будет такая техника, как телевизор, компьютер, утюг, пылесос. Нагрузка на участке проводки от щитка корпуса до распределительной коробки в данном помещении 2990 Вт (округляем до 3000 Вт).Находим номинальный ток по формуле:

По таблице находим сечение, которое соответствует 1,5 мм2 и допустимому току 21 Ампер. Конечно, этот кабель можно взять, но розеточную группу рекомендуется прокладывать кабелем сечением НЕ МЕНЕЕ 2,5 мм2. Это также связано с номиналом автоматического выключателя, который будет защищать этот кабель. Вряд ли вы запитаете этот участок от автомата на 10 А? И скорее всего поставил автомат на 16 А.Поэтому лучше брать его с запасом.

Друзья, как я уже говорил, розеточную группу снабжаем кабелем сечением 2,5 мм2, поэтому для проводки напрямую от коробки к розеткам выбираем именно его.

3. Комната № 2

Здесь к розеткам будут подключаться такие бытовые приборы, как компьютер, пылесос, утюг и, возможно, фен.

Нагрузка в данном случае 4050 Вт. Находим ток по формуле:

При заданной токовой нагрузке провод сечением 1.Нам подходит 5 мм2, но здесь, как и в предыдущем случае, берем с запасом и берем 2,5 мм2. Осуществляем подключение розеток им.

4. Кухня

На кухне группа розеток питает электрочайник, холодильник, микроволновую печь, электродуховку, электроплиту и другие приборы. Возможно, сюда будет подключен пылесос.

Суммарная мощность кухонных потребителей 6850 Вт, ток

Для такой нагрузки по таблице выбираем ближайшее большее сечение кабеля — 4 мм2, с допустимым током 36 А.

Друзья выше я оговорил, что целесообразно подключать мощных потребителей отдельной независимой линией (своей). Электроплита именно такая, для нее расчет сечения кабеля выполняется отдельно. При монтаже электропроводки для таких потребителей от щитка до точки подключения прокладывается независимая линия. Но наша статья о том, как правильно рассчитать сечение, и на фото я этого не делал специально для лучшего усвоения материала.

5. Ванна

Основными потребителями электроэнергии в данном помещении являются ул. автомат, водонагреватель, фен, пылесос. Мощность этих устройств составляет 6350 Вт.

Находим ток по формуле:

По таблице выбираем ближайшее большее значение тока — 36 А, что соответствует сечению кабеля 4 мм2. Тут опять друзья по-хорошему, мощных потребителей целесообразно снабжать отдельной линией.

6. Прихожая

В данном помещении обычно используется переносная техника, например, фен, пылесос и т.д. Особо мощных потребителей здесь не предвидится, поэтому, но розеточная группа также принимается проводом сечением 2,5 мм2.

7. Освещение

По расчетам в таблице мы знаем, что мощность всего освещения в квартире 500 Вт. Номинальный ток для такой нагрузки равен 2.3 А.

В этом случае всю осветительную нагрузку можно запитать проводом сечением 1,5 мм2.

Надо понимать, что мощность на разных участках проводки будет разная, соответственно и сечение питающих проводов тоже разное. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного силового провода выбирают 6 — 10 мм2.

В настоящее время для монтажа электропроводки предпочтительно использовать кабели: ВВГнг, ВВГ, NYM.Показатель «нг» свидетельствует о том, что утеплитель не подвергается горению – «негорючий». Использовать эти марки проводов можно как внутри помещений, так и снаружи. Диапазон рабочих температур для этих проводов варьируется от «+/-» 50 градусов Цельсия. Гарантийный срок эксплуатации 30 лет, но срок эксплуатации может быть и больше.

Если вы умеете правильно рассчитать сечение проводника по току, то сможете без проблем провести монтаж электропроводки в доме.При соблюдении всех требований гарантия сохранности и безопасности вашего дома будет максимально высокой. Правильно подобрав сечение проводника, вы защитите свой дом от коротких замыканий и пожаров.

Чтобы правильно проложить электропроводку, обеспечить бесперебойную работу всей электросистемы и исключить риск возгорания, перед приобретением кабеля необходимо произвести расчет нагрузок на кабель для определения необходимого сечения.

Существует несколько видов нагрузок, и для наиболее качественного монтажа электросистемы необходимо произвести расчет нагрузок на кабель по всем показателям.Сечение кабеля определяется нагрузкой, мощностью, током и напряжением.

Расчет силовой части

Для того чтобы произвести, необходимо сложить все показатели работающего в квартире электрооборудования. Расчет электрических нагрузок на кабель проводится только после этой операции.

Расчет сечения кабеля по напряжению

Расчет электрических нагрузок на провод обязательно включает.Электрическая сеть бывает нескольких видов – однофазная 220 вольт, а также трехфазная – 380 вольт. В квартирах и жилых помещениях, как правило, используется однофазная сеть, поэтому в процессе расчета необходимо учитывать этот момент – в таблицах для расчета сечения обязательно указывается напряжение.

Расчет сечения кабеля по нагрузке

Таблица 1. Установленная мощность (кВт) для открытых кабелей

Сечение жил, мм 2 Кабели с медными жилами Кабели с алюминиевыми жилами
220 В 380 В 220 В 380 В
0,5 2,4
0,75 3,3
1 3,7 6,4
1,5 5 8,7
2 5,7 9,8 4,6 7,9
2,5 6,6 11 5,2 9,1
4 9 15 7 12
5 11 19 8,5 14
10 17 30 13 22
16 22 38 16 28
25 30 53 23 39
35 37 64 28 49

Таблица 2.Установленная мощность (кВт) для кабелей, проложенных в воротах или трубах

Сечение жил, мм 2 Кабели с медными жилами Кабели с алюминиевыми жилами
220 В 380 В 220 В 380 В
0,5
0,75
1 3 5,3
1,5 3,3 5,7
2 4,1 7,2 3 5,3
2,5 4,6 7,9 3,5 6
4 5,9 10 4,6 7,9
5 7,4 12 5,7 9,8
10 11 19 8,3 14
16 17 30 12 20
25 22 38 14 24
35 29 51 16

Каждый электроприбор, установленный в доме, имеет определенную мощность – этот показатель указывается на шильдиках приборов или в техническом паспорте оборудования.Для реализации необходимо рассчитать общую мощность. При расчете сечения кабеля по нагрузке необходимо переписать все электрооборудование, а также нужно подумать о том, какое оборудование можно добавить в будущем. Поскольку установка долгосрочная, необходимо позаботиться об этом вопросе, чтобы резкое увеличение нагрузки не привело к аварийной ситуации.

Например, вы получите в сумме общее напряжение 15 000 Вт. Так как напряжение в подавляющем большинстве жилых помещений составляет 220 В, будем рассчитывать систему электроснабжения с учетом однофазной нагрузки.

Далее необходимо учитывать, сколько оборудования может работать одновременно. В результате вы получите значащую цифру: 15000 (Вт) х 0,7 (коэффициент одновременности 70%) = 10500 Вт (или 10,5 кВт) — кабель должен быть рассчитан на эту нагрузку.

Также необходимо определить, из какого материала будут изготовлены жилы кабеля, так как разные металлы обладают разными токопроводящими свойствами. В жилых помещениях в основном используется медный кабель, так как его токопроводящие свойства намного превосходят алюминиевые.

Следует учитывать, что кабель обязательно должен иметь три жилы, так как для системы электроснабжения в помещениях требуется заземление. Кроме того, необходимо определить, какой тип монтажа вы будете использовать – открытый или скрытый (под штукатуркой или в трубах), так как от этого также зависит расчет сечения кабеля. После того, как вы определились с нагрузкой, материалом жилы и типом монтажа, в таблице можно посмотреть нужное сечение кабеля.

Расчет сечения кабеля по току

Для начала необходимо рассчитать электрические нагрузки на кабель и узнать мощность. Допустим, мощность получилась 4,75 кВт, решили использовать медный кабель (провод) и проложить его в кабель-канале. производится по формуле I = W/U, где W — мощность, а U — напряжение, равное 220 В. В соответствии с этой формулой 4750/220 = 21,6 А. Далее смотрим в таблицу 3, получаем 2, 5 мм.

Таблица 3. Допустимые токовые нагрузки для кабеля со скрытой укладкой медных жил

Сечение жил, мм Медные проводники, провода и кабели
Напряжение 220 В Напряжение 380 В
1,5 19 16
2,5 27 25
4 38 30
6 46 40
10 70 50
16 85 75
25 115 90
35 135 115
50 175 145
70 215 180
95 260 220
120 300 260

1, 1.5, 2,5, 4, 6 квадратных проводов

Сколько 1, 1,5, 2,5, 4, 6 квадратных проводов могут нагрузить кВт?

При покупке электрических проводов многие будут задавать вопрос о нагрузке проводов с разной площадью сечения. Есть 1 квадратный провод, 1,5 квадратных провода, 2,5 квадратных провода, 4 квадратных провода, 6 квадратных проводов и так далее. Ниже приводится краткое описание того, сколько ватт можно нагрузить этими проводами.

1 квадратная линия: сечение 1 квадратный миллиметр провода

Если исходить из формулы: площадь = 2*3.14 радиуса

Таким образом, 1 квадратная линия составляет около =1,13 мм

Сколько ватт может нагрузить один или 1 квадратный провод?

Электрик обычно используется «формула»: до тех пор, как медный провод, площадь поперечного сечения на квадратный миллиметр может быть безопасно через номинальный ток 4—5A; 220В в однофазной цепи, мощность на 1кВт, ток около 4,5А; в трехфазной симметричной цепи 380В, мощность на 1кВт, ток около 2А. Приведенные выше значения могут быть очень близки к значениям, рассчитанным по формуле физического расчета.Поэтому, чтобы избежать этих «нудных» формул, мы должны помнить об этом.

Тогда по этому алгоритму мы знаем: медный провод на 1 квадратный миллиметр площади, если 220В используется в однофазной цепи, он может безопасно нести ток нагрузки через 1кВт; при использовании в цепи трехфазной сбалансированной нагрузки (например, двигателя) может обеспечить допустимую токовую нагрузку на 2,5 кВт.

Сколько ватт могут нагрузить два и 1,5 квадратных провода?

Если линия электропередач представляет собой линию из медного провода, максимально допустимый рабочий ток составляет 20А или 4400 Вт; два — скрытый стальной рукав, ток 16А, мощность 3520 Вт; тройка скрытая из ПВХ, ток 14А, мощность 3000 Вт.

Сколько ватт могут нагрузить три и 2,5 квадратных провода?

2,5 квадратный провод Чэн, сколько киловатт электричества, положения национального стандарта GB4706.1-1992/1998 значение тока нагрузки провода, медный провод 2,5 мм 16A 25A до около 5500 Вт, алюминиевый провод 2,5 мм 13A ~ 20A около 4400 Вт 220 В переменного тока длительное время напряжение не превышает 10 А, стандартное большинство времени не более 15 А является безопасным.

сколько ватт может потреблять кабель 2,5 мм?

Провод БВ 2,5 кв, воздушная разводка под углом 20 градусов, питание 220 вольт может быть до 4.4кВт.

1 квадратная линия = 8А, 8А × 2,5 квадрат = 20 ампер, по формуле: P = U × I, 220В × 20А = 4,4кВт

Следовательно, провод БВ 2,5 кв.м можно использовать с максимальной мощностью 4,4 КВт.


Сколько ватт могут нагрузить четыре и четыре квадратных провода?

Однофазный блок питания мощностью 1 кВт составляет около 4,5 А, а 8 кВт составляет около 36 А. 4 квадратных провода (одиночный пластиковый провод) пропускная способность составляет около 30А, некоторые маленькие, 6 квадратных линий (одиночная мощность). Вы должны изменить стол и ворота. Не используйте такой большой блок питания, самый маленький 4 кВт также может.4 квадратных провода Cheng на сколько киловатт мощности, что зависит от вашей домашней мощности 220В или фабрики 380В, если 4 квадратных провода 220 могут загрузить от 6 до 8 кВт.

Сколько ватт может нагрузить 5 и 6 квадратных проводов?

6 квадратный провод не может быть напрямую связан с количеством киловатт линии электропередачи и мощностью передачи. В общем, 6 квадратных траверс более чем достаточно для кондиционера. В электроснабжении на строительной площадке обычно используется кабель 10×6+1×4. Что касается выдерживаемой силы тока, то этот кабель вообще управляется воздушным выключателем на 63А, по моему опыту в строительстве.6 квадратных алюминиевых проводов могут нагружать 6 кВт, 6 квадратных медных проводов — 10 кВт.

Как первоклассное предприятие по производству кабельных проводов и кабелей в Китае SANHENG, в основном производство силовых кабелей, контрольных кабелей, кабелей с изоляцией из ПВХ, строительных проводов, кабелей с изоляцией из ПВХ и оболочек, резиновых кабелей, воздушных кабелей, неизолированных проводников 8 серии может быть разделена на более чем 50 разновидностей, подразделенных на 1000 спецификаций.

Вся продукция сертифицирована обязательной сертификацией Китая, сертификацией BV, сертификацией SONCAP Нигерии, лицензией на производство промышленной продукции в Китае и другими национальными сертификатами.У нас также есть возможность производить продукцию, соответствующую международным стандартам, таким как IEC, CE, RoHS и так далее.
Компания Henan Sanheng Cable Co., Ltd, основанная в 2000 году, уже почти 20 лет является одним из ведущих производителей проводов и кабелей в кабельно-проводниковой промышленности Китая. компания имеет более 5 производственных линий .

Производственный кабель можно разделить на более чем 50 разновидностей и подразделить на 1000 спецификаций. Все продукты прошли национальную сертификацию, такую ​​как обязательная сертификация Китая, сертификация bv, нигерийский сертификат SONCAP, национальная промышленная сертификация Китая и т. д. Китайская национальная лицензия на промышленное производство и т. д. Он также имеет возможность производить продукцию, соответствующую международным стандартам, таким как IEC, CE, RoHS и т. д.
Если вы хотите купить провода и кабели, вы можете обратиться к персоналу службы поддержки клиентов и мы свяжемся с вами как можно скорее.

  • Алюминиевый кабель с изоляцией из ПВХ

    Проводник: алюминиевый проводник класса 1/2 (твердый)

    Изоляция: поливинилхлоридный компаунд

    Цвет изоляции: красный, синий, зеленый, желтый, коричневый, черный, серый, белый, розовый, оранжевый, желто-зеленый

  • Гибкий плоский кабель

    Проводник: Многожильный медный провод класса 5/6 (гибкий)

    Изоляция: поливинилхлоридный компаунд

    Цвет изоляции: красный, синий, желтый/зеленый или по запросу

  • Одножильный гибкий кабель

    Проводник: Многожильный медный провод класса 5 (гибкий)

    Изоляция: поливинилхлоридный компаунд

    Цвет проводника: красный, синий, зеленый, желтый, коричневый, черный, серый, белый, розовый, оранжевый, желто-зеленый

  • Двойной и заземляющий кабель

    Проводник: медный провод класса 1/2 (одножильный)

    Изоляция: поливинилхлоридный компаунд

    Цвет изоляции: красный, синий, желтый/зеленый или по запросу

Калькулятор закона

Ом

Укажите любые 2 значения и нажмите «Рассчитать», чтобы получить другие значения в уравнениях закона Ома V = I × R и P = V × I.

     
Связанные:калькулятор резисторов

Закон Ома

Закон Ома гласит, что ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален напряжению. Это верно для многих материалов в широком диапазоне напряжений и токов, а сопротивление и проводимость электронных компонентов, изготовленных из этих материалов, остаются постоянными. Закон Ома верен для цепей, содержащих только резистивные элементы (без конденсаторов или катушек индуктивности), независимо от того, является ли управляющее напряжение или ток постоянным (постоянный ток) или изменяющимся во времени (переменный ток).Его можно выразить с помощью ряда уравнений, обычно всех трех вместе, как показано ниже.

Где:

В — напряжение в
Вольтах. R — сопротивление в Ом
I ток в амперах

Электроэнергия

Мощность – это скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи в единицу времени, обычно выражаемая в единицах СИ (Международная система единиц) в ваттах. Энергия обычно вырабатывается электрическими генераторами и подается на предприятия и в дома через электроэнергетику, но также может поставляться с помощью электрических батарей или других источников.

В резистивных цепях закон Джоуля можно комбинировать с законом Ома для получения альтернативных выражений для количества рассеиваемой мощности, как показано ниже.

Где:

P мощность в ваттах

Колесо формулы закона Ома

Ниже представлено колесо формул для отношений Закона Ома между P, I, V и R. По сути, это то, что делает калькулятор, и это просто представление алгебраических манипуляций с уравнениями выше. Чтобы использовать колесо, выберите переменную для решения в середине колеса, затем используйте соотношение для двух известных переменных в поперечном сечении круга.

Американский калибр проводов

и круговой милс

Американский калибр проводов

(AWG) — это стандарт США для размеров проводников. Калибр связан с диаметром проволоки.

Стандарт AWG включает медь, алюминий и другие материалы для проводов. Типичная бытовая медная проводка имеет номер AWG 12 или 14. Телефонный провод обычно имеет номер 22, 24 или 26. Чем выше номер калибра, тем меньше диаметр и тоньше провод.

Круговой мил — CM — единица площади, используемая специально для обозначения размера поперечного сечения провода или кабеля.

9,27
Американский проволочный датчик
(AWG) (AWG)
диаметр
(Mils)
(10 -3 in)
(круговые мил)
(см)
(MIL 2 )
площадь
(мм 2
)
диаметр (мм) 9
0000 (4/0) 460 211292 107 11.7
000 (3/0) 410 167800 85. 0 10,4
00 (2/0) 365 133072 67,4
0 (1/0) 325 105531 53,5 8,25
1 289 83690 42,4 7,35
2 258 66369 33,6 6,54
3 229 52633 26.7 5,83
4 204 41740 21,2 5,19
5 182 33101 16,8 4,62
6 162 26251 13.3 4.12 4.12
7 144 20818 20818 10.5 3,67
8 128 16509 8.37 3,26
9 114 13092 6,63 2,91
10 102 10383 5,26 2,59
11 90,7 8234 4.17 2.31 2.31
12 80.8 6530 6530 3.31 2,05
13 72,0 5178 2.62 1,83
14 64,1 4107 2,08 1,63
15 57,1 3257 1,65 1,45
16 50,8 2583 1.31 1.29 1.29
17 45.3 2048 1,04 1,15
18 40.3 1624 0.823 1,02
20 32,0 тысяча двадцать-дв 0,518 0,812
21 28,5 810 0,410 0,723
22 25,3 642 0.326 0.326 0.644
23 23 22.6 510 0.258 0.573
24 20.1 404 0,205 0,511
25 17,9 320 0,162 0,455

Загрузка и печать AWG — Круговые мил и мм 2 Диаграмма

AWG Диаметр

дюймов можно рассчитать от AWG AS

D в = 0,005 92 (36 — N) / 39 (1)

где

D в = диаметр (дюймы)

n = калибр

AWG в мм

127 92 (36 — n) / 39 (1b)

, где

d мм = диаметр (мм)

n = датчик

AWG к дюймам и мм калькулятор

# калибр

В чем разница между 110В и 220В?

При сравнении 110-вольтовой и 220-вольтовой проводки вы должны иметь в виду, что они оба, по сути, делают одно и то же. То есть они производят мощность для работы электрических розеток.Уравнение выглядит следующим образом: мощность = напряжение x ток, где ток измеряется в амперах. При использовании проводки 220 В требуется меньший ток, чем при проводке 110 В. Мощность измеряется в ваттах. Таким образом, для достижения мощности 900 Вт потребуется 4,1 А при проводке 220 В, тогда как при проводке 110 В потребуется примерно 8,2 А.

В то время как высокая сила тока и высокое напряжение могут представлять опасность в случае поражения электрическим током, сила тока, необходимая для смертельного поражения, может составлять всего 80 мА.Таким образом, более высокий ток может быть более опасным, чем более высокое напряжение; однако, поскольку напряжение и сила тока прямо пропорциональны (в условиях, обеспечивающих одинаковое сопротивление), проводка 110 В обычно считается более безопасной для работы, поскольку она использует меньшее напряжение и, как таковая, может пропускать ток вдвое меньше, чем проводка 220 В. Хотя это правда, что 220 В требует меньшего тока для обеспечения того же количества энергии, как отмечалось выше, оно все же может нести гораздо больший ток и представляет более высокий риск серьезной травмы.

Дома в Соединенных Штатах подключены как к 110 В, так и к 220 В. Обычные розетки в доме рассчитаны на 110 В, и только несколько розеток рассчитаны на 220 В. Они оба заземлены; таким образом, в них встроены функции безопасности. Тем не менее, вы все равно должны соблюдать осторожность, особенно при подключении 220 В.

В то время как большинство потребительских товаров, включая портативную электронику и большинство бытовых приборов, работают от сети 110 В, некоторым требуется 220 В. Бытовые приборы, такие как сушилки, определенные модели духовых шкафов, мощные электроинструменты и компрессоры, явно требуют питания 220 В.

Типичная схема подключения на 110 В требует трех разных проводов: горячий, нейтральный и заземляющий. С проводкой 220 В возможны как трехпроводные, так и четырехпроводные установки. Красный и черный провода в установках на 220 В несут по 110 В, а зеленый провод — это земля. В четырехпроводных схемах есть белый провод, который называется нейтральным или общим проводом.

Когда проводка завершена, соответствующие розетки для питания 110 В и 220 В также различаются. Стандартные розетки 110В выполнены под трехштырьковые вилки, середина которых является массой.Два других сделаны разных размеров, поэтому вставить вилку можно только одним способом. В розетках на 220 В на каждую розетку приходится по три или четыре отверстия.

При подключении к сети 220 В в вашем доме вы должны связать ток в амперах с напряжением конкретного провода, чтобы создать мощность, необходимую для питания сушилок, электроинструментов и т. д. Вы должны установить различные выключатели, чтобы обеспечить усилители. Оттуда электрический провод 10-го калибра проходит от выключателя к конкретной розетке 220 В.

Поначалу обсуждение разницы между питанием 110 В и 220 В может показаться сложным, но помните, что на самом деле это две стороны одной медали. Подача питания в розетку является целью обоих; просто некоторые приборы и инструменты, подключенные к этим розеткам, требуют большей мощности для работы. При фиксированном уровне тока в доме необходимо увеличить напряжение, чтобы обеспечить эту мощность, где проводка 220 В обеспечивает необходимый импульс. Кроме того, мощность 220 В более эффективна с точки зрения тока, поскольку для обеспечения той же мощности требуется меньше из-за повышенного напряжения.Однако, как упоминалось ранее, это увеличение также означает, что 220 В представляет более высокий риск для безопасности, чем 110 В.

Провода и кабели

Провода, как мы определяем здесь, используется для передачи электричества или электрических сигналов. Провода бывают разных форм и изготавливаются из многих материалов. Они могут показаться простыми, но инженеры известно о двух важные моменты:

— Электричество в длинных проводах, используемых для передачи, ведет себя совершенно иначе , чем в коротких провода используемые в конструкции устройств
-Использование проводов в цепях переменного тока вызывает всевозможные проблемы например скин-эффект и эффект близости.

1. Удельное сопротивление/импеданс
2. Скин-эффект
3. Типы конструкции проводов

4. Дополнительные сведения о материалах проводов
5. Изоляция проводов

1.) Поведение электричества в проводах: сопротивление и импеданс


Важно знать, имеете ли вы дело с постоянным или переменным током в данном проводе. Мощность переменного тока имеет очень сложную физику, которая вызывает некоторые странные эффекты. Это было одной из причин, почему Мощность переменного тока была разработана в 1890-х годах, намного позже мощности постоянного тока.Инженеры любят С.П. Штейнмецу пришлось сначала разберитесь с математикой и физикой.

Питание переменного тока:
В сети переменного тока ток любит проходить вблизи поверхность проволоки (скин-эффект). Сила переменного тока в проводе также вызывает магнитное поле вокруг него (индуктивность). Это поле влияет на другие близлежащие провода (например, в обмотке), вызывающие эффект близости. Все эти свойства должны быть рассмотрены при проектировании цепи переменного тока.

Питание постоянного тока:
В постоянного тока ток проходит по всему проводу.

Размер проводника и материал (питание переменного и постоянного тока):

Электричество легче проходит в высокопроводящих элементы, такие как медь, серебро или золото, менее проводящие материала, тем больше должен быть диаметр, чтобы нести ту же текущую нагрузку.

Инженеры выбирают правильно диаметр провода для работы, повышение тока в проводе увеличивает удельное сопротивление и выделяет больше тепла.Как вы увидите на диаграмме ниже, медь может проводить больший ток, чем алюминий, при той же нагрузке.

Внизу: когда сэр Хамфри В 1802 году Дэви пропускал через тонкий платиновый провод большой ток, и он светился. и сделал первую лампу накаливания! но всего через несколько секунд проволока расплавилась и испарилась из-за тепло, вызванное сопротивлением в проводе.


Качество материала: примеси и кристаллы:

Большинство материалов содержат примеси. В меди содержание кислорода и другие материалы в меди влияют на проводимость. поэтому медь, которая будет превращена в электрический провод, легирована по-разному. чем медь, которая на пути к тому, чтобы стать сантехникой.

Металлы кристаллические (как вы увидите в нашем видео о меди).Монокристаллическая медь или алюминий лучше проводимость, чем поликристаллические металлы, однако крупнокристаллическая медь очень дорога для производят и используют только в высокопроизводительных приложениях.

Удельное сопротивление:

Сопротивление в проводе описывает возбуждение электронов в проводнике. материал проводника. Это возбуждение приводит к выделению тепла и потере эффективности. В ранних источниках постоянного тока Томас Эдисон не мог передавать свою энергию на большое расстояние без использования медные провода большого диаметра из-за сопротивления на расстоянии.Это сделало мощность постоянного тока нерентабельно и допускает рост мощности переменного тока.

Измерительные инструменты:
Инженеры используют закон Ома чтобы рассчитать, какое сопротивление будет иметь данный провод. Это говорит нам о том, сколько энергии мы будет терять на расстоянии.

I = V / R Ампер = Вольт, деленное на сопротивление

Формулы сопротивления и проводимости:

Сопротивление = удельное сопротивление / площадь поперечного сечения
Проводимость = 1 / Сопротивление

Когда сопротивление хорошее:
Создание тепла в проволоке обычно является признаком потраченной впустую энергии, однако в вольфрамовой или танталовой проволоки тепло заставляет проволоку светиться и излучать свет, который может быть желанным.Вольфрам используется для изготовления нитей потому что у него очень высокая температура плавления. Провод может сильно нагреваться и ярко светятся, не плавясь. Вольфрам был бы очень плох для передачи энергии так как большая часть пропущенной энергии теряется в виде тепла и света.

В силе передачи мы ищем самое низкое возможное удельное сопротивление, мы хотим для передачи энергии на большие расстояния без потери энергии за счет тепла. Мы измеряем сопротивление в проводе в омах на 1000 футов или метров. Чем дольше электричество должно путешествовать, тем больше энергии оно теряет.

Сверхпроводящий провод и сопротивление:

Вверху: сверхпроводимость провод можно превратить в металлическую «ленту»


Вверху: Карл Рознер, Марк Бенц и другие использовали специальные катушки из сверхпроводящей проволоки для производства первый магнит на 10 Тесла.Вместо меди используются ниобий и олово. так как материалы работают по-разному при разных температурах.

Одним из замечательных решений для передачи энергии являются сверхпроводники. Когда металл становится сверххолодным (приближается к абсолютному нулю), он приобретает проводимость бесконечности. В какой-то момент сопротивление вообще отсутствует. Были экспериментальные сверхпроводящие высоковольтные линии, которые могли передавать мощность практически без потерь, однако технология недостаточно развита, чтобы быть рентабельной.

Магнитные поля (индуктивность и импеданс):

Каждый провод, используемый для передачи энергии переменного тока, создает магнитное поле, когда по нему протекает ток. магнитное поле визуализируется концентрическими кольцами вокруг поперечного сечения провода, каждое кольцо ближе к проводу имеет более сильное магнитная сила. Магнитные поля полезны для создания очень сильных магнитов (в катушке). i.е. изготовление двигателей и генераторы, однако эти магнитные поля нежелательны в линиях электропередачи.

В то время как удельное сопротивление провода может препятствовать протеканию тока и выделять тепло, индуктивность провод/линия передачи также может препятствовать прохождению тока, но этот импеданс не создает тепла, поскольку энергия «теряется» при создании магнитного поля, а чем возбуждение электронов в материале. Это сопротивление называется реактивным сопротивлением переменного тока. Схемы.Мы использовали слово «потерянный», однако сила на самом деле не потеряна, она используется для создания магнитного поля. поле, и оно возвращается, когда магнитное поле коллапсирует.

2.) Эффект кожи:


В сети переменного тока электроны любят течь по вне провода. Это связано с тем, что изменение тока туда и обратно вызывает вихревые токи, которые приводят к скоплению тока к поверхности.

Толщина кожи

Толщина скин-слоя — фиксированное число для данной частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости.Чем выше частота переменного тока в системе, тем больше ток сжимается. на внешней стороне провода, поэтому провод, который используется на частоте 60 Гц при заданном напряжении, будет не будет нормально на 200 МГц. Инженеры должны всегда при проектировании схем учитывайте скин-эффект. См. сайт википедии для формула, используемая для расчета толщины скин-слоя.

Вверху: инженеры преодолевают скин-эффект, используя изолированный многожильный провод. Если сделать отдельные пряди равными одной толщине кожи, большая часть тока протекает по всей поперечное сечение, и вы используете всю медь. Недостатком является то, что ваш провод должен иметь больший диаметр, так как вам нужно все дополнительное пространство для изоляции. По мере того, как пряди проволоки становятся меньше в диаметре, а изоляция остается той же толщины, соотношение площади меди изоляция может стать меньше единицы, тогда у вас будет больше изоляции, чем медь в обмотке или кабеле.

Внизу: более высокая частота переменного тока = меньшая глубина скин-слоя. «Более быстрый» ток чередуется туда и обратно тем больше вихревых токов он создает. Эта высокая частота блок питания работает в диапазоне МГц, обратите внимание на специальный провод, используемый на право. Провод кажется многожильным и оголенным, но это не так, он имеет прозрачное эмалевое покрытие, изолирующее его, поэтому каждая маленькая жилка провода несет свою часть тока, при этом ток течет снаружи каждой нити.Это дает большую площадь поверхности в целом и позволяет большое количество тока для прохождения.


Вверху: компактный люминесцентный светильник легкая электроника, трансформатор очень маленький и рассчитан очень дешево. Эти детали часто выходят из строя до окончания типичного жизненный цикл агрегата.`

Инженеры и расходы Дизайн сбережений:

Инженеры используют математику для расчета «глубины кожи», чтобы узнать, сколько проволоки используется для проведения электричества.Это критическая часть инженеров-электриков занимаются проектированием энергосистем. Этот работа также связана с экономией средств, как инженеры могут выяснить какой калибр провода и какой тип провода использовать и сравнить его с другие материалы и конфигурации. Старый электрический двигатели и генераторы от Начало 20-го века, как известно, длилось долго, потому что в то время инженеры могли проектировать обмотки и тип провода для наилучшей производительности, поскольку затраты на приборы и машины были выше.Сегодня многие моторы перегорают, потому что инженеры вынужден использовать самый дешевый вариант — наименьшее количество материала который может справиться с током, однако, когда двигатель начинает от перегрева более тонкие провода из более дешевого материала сгорят быстрее. Балласты (трансформаторы) в современных системах освещения имеют заведомо короткая продолжительность жизни в попытке снизить себестоимость единицы продукции.

Практическое упражнение: Как влияет на стоимость проектирование

Вы можете видеть и почувствуйте работу инженеров по проектированию проводов вокруг вашего дома.Просто найдите старые блоки питания или профессиональные блоки питания используется с дорогостоящими машинами или инструментами. Почувствуйте вес этих розетки или блоки питания. Теперь найдите детскую игрушку или мобильный телефон зарядное устройство. Почувствуйте, насколько легкими кажутся трансформеры по сравнению с ними.
Если вам повезет, вы можете найти два трансформатора, которые преобразуют энергию от стены (120 или 220 В) к такому же напряжению постоянного тока для устройства. Если открыть корпус, то можно увидеть разницу в размерах. калибра обмоток и того, используют ли они медь или алюминий.Вы наглядно увидите, как стоимость всего предмета влияет на дизайн.


3.) Типы проводов:


Ниже: Типы провода, используемого коммунальными предприятиями при передаче электроэнергии:

Ниже: стационарная проводка, используемая в домах, а также шнуры, используемые в динамиках, электроприборы и телефонные системы.На рисунке ниже показаны старые провода, когда-то использовавшиеся в домах (кабель SJTWA и тип SE), и современные стандартный ромекс.

ЭЛЕКТРОМОНТАЖ С 1880-х до наших дней:

Вверху: 3 проводника подземный медный провод (теперь редкость)

Внизу: Плоская «лента» проволока, используемая в сверхпроводящих магнитах

Лучший провод для работа:

Все инженеры-электрики должны знать о проводах и думать об использовании правильной конструкции и материал для поставленной задачи.Вот факторы, определяющие конструкция проволоки:

— Долговечность (способность многократно изгибаться или сдавливаться веса)
— Уровень напряжения и тока
— Прочность подвески (способность удерживать собственный вес в течение длительного пролеты между опорами)
— Под землей или под водой
— Температура эксплуатации (например, сверхпроводящие провода)
-Стоимость

Одножильный провод:

Преимущества:
Меньшая площадь поверхности, подверженная коррозии
Может быть жестким и прочным
Недостатки:
пятно
Нецелесообразно для высокого напряжения

Многожильный провод:

Вверху: многожильный динамик провод, который можно найти в каждом доме
Внизу: сверхтолстый многожильный медный провод специального назначения

— многожильный провод — множество меньших проводов, соединенных параллельно, можно скрутить вместе
Преимущества:
Отличный проводник для своего размера
Недостатки:
Вы можете подумать, что это хорошо для использования на высоких частотах, потому что у него большая площадь поверхности на всех маленьких жилах провода, однако это хуже, чем сплошная проволока, потому что нити соприкасаются друг друга, замыкая, и поэтому провод действует как один больший провод, и в нем много воздушных пространств, что создает большее сопротивление для размера

Плетеный провод:

Преимущества:
— Великолепная долговечность по сравнению со сплошным проводом
— Лучшая проводимость, чем сплошной провод (большая площадь поверхности)
— Может действовать как электромагнитный экран в проводах для шумоподавления
-Чем больше нитей в проволоке, тем она более гнущаяся и прочная. есть, но он стоит дороже

Специальные провода:

Сплошные с оплеткой снаружи или их сочетание, эти провода используются для всех видов специального применения.

Коаксиальный кабель используется для передачи радио или кабельного телевидения потому что в его конструкции плетеные и фольгированные проводники снаружи держать частоты в ловушке внутри. Экранирование предотвращает блуждающая электромагнитная энергия от загрязнения области вокруг чувствительных приемники.

Внизу: Видео о типах проводов, используемых в электроэнергетике:

Практическое упражнение: Игра «Угадай провод»

Собрать лом провод со всего дома или школьной мастерской, соберите короткие образцы разных типов.Теперь используйте диаграммы выше, чтобы выяснить, что что это за провод, из чего он сделан, и перечислить его применение. каждый. Покажите это своему учителю и посмотрите, правильно ли вы угадали. Проволока бывает стольких экзотических типов, что вы, возможно, с настоящей тайной на ваших руках. Используйте поиск в Интернете, чтобы попробовать для идентификации всех ваших образцов.


4.) Материалы проволоки:

Наиболее распространенным материалом для электрического провода является медь и алюминий , это не самые лучшие проводники, однако их много и они недорогие. Золото также используется в приложениях, поскольку оно устойчиво к коррозии. Золото используется в электронике автомобильных подушек безопасности, чтобы гарантировать, что устройство будет функционировать много лет спустя, несмотря на воздействие вредных элементов.

Вверху: золото, используемое в разъемы для чипов Motorola

Золото обычно используется в контактных области, потому что эта точка в системе больше подвержена коррозии и имеет больший потенциал для окисления.

Алюминий обернутый вокруг стального центрального провода, используется в передаче энергии, потому что алюминий дешевле меди и не подвергается коррозии. Стальной центр используется просто для прочности, чтобы удерживать провод на длинных пролетах. Выше типичный кабель ACSR, используемый в воздушных линиях электропередач по всему миру.

Хорошие проводники, которые твердый при комнатной температуре:

Платина, серебро, золото, медь, алюминий

4.) ИЗОЛЯЦИЯ ПРОВОДОВ:

Слева: Для эффективного обмотки двигателя или генератора должны быть плотно упакованы вместе, минимизация воздушных пространств. Провода, используемые в двигателях и генераторах, обычно Покрыт эмалью, что позволяет плотно упаковать обмотки. Традиционная резиновая или полимерная изоляция увеличила бы диаметр провода толще, это одна из причин, почему старые электродвигатели были больше и тяжелее современных моторов той же мощности.

Посмотрите, как провод двигателя упаковывается и наматывается в современные асинхронные двигатели в нашем видео здесь.

Узнайте больше о все поле электроизоляция на нашей странице здесь.


Практическое упражнение: Сжечь мотор!

Вы заметили что, когда двигатель игрушки сильно нагревается, он пахнет? Это испарение изоляции.Тепло разрушает все виды изоляции со временем и в обмотке двигателя, когда изоляция ослабевает достаточно двух проводов, расположенных рядом, будет короткое замыкание, это приведет к возникновению дуги. и устройство сгорает.

Если взять небольшой мотор, на который тебе наплевать, его можно намеренно сжечь посмотреть, что происходит с обмотками. Вы можете сделать это, поставив выше рекомендуемого напряжения через устройство или запустив двигатель долго горячий.Проконсультируйтесь с электриком или инженер, чтобы сделать это упражнение безопасно.


Статья, фото и видео М.Уилана и В.Корнрампфа

Источники:
Университет штата Джорджия
Википедия
Волшебники Скенектади Карл Рознер. Технический центр Эдисона. 2008
Интервью с Руди Деном. Технический центр Эдисона. 2012
Видео с Denver Electric Motor. Технический центр Эдисона. 2012 г.
Видео с энергетической ассоциацией Сан-Мигель.Технический центр Эдисона. 2014
Уильям Корнрампф, инженер-электрик

ПРОВОДНИКИ – Прикладное промышленное электричество

К настоящему времени вы должны хорошо знать корреляцию между электропроводностью и определенными типами материалов. Те материалы, которые обеспечивают легкое прохождение свободных электронов, называются проводниками , а материалы, препятствующие прохождению свободных электронов, называются изоляторами .

К сожалению, научные теории, объясняющие, почему одни материалы проводят ток, а другие нет, довольно сложны и коренятся в квантово-механических объяснениях того, как электроны располагаются вокруг ядер атомов. Вопреки хорошо известной «планетарной» модели электронов, вращающихся вокруг ядра атома как четко определенных кусков материи по круговым или эллиптическим орбитам, электроны на «орбите» на самом деле вовсе не ведут себя как частицы материи. Скорее, они демонстрируют характеристики как частицы, так и волны, а их поведение ограничено размещением в различных зонах вокруг ядра, называемых «оболочками» и «подоболочками».Электроны могут занимать эти зоны только в ограниченном диапазоне энергий в зависимости от конкретной зоны и от того, насколько эта зона занята другими электронами. Если бы электроны действительно действовали подобно крошечным планетам, удерживаемым на орбите вокруг ядра электростатическим притяжением, и их действия описывались бы теми же законами, которые описывают движение реальных планет, не могло бы быть реального различия между проводниками и изоляторами, и химические связи между атомами не существовали бы. существуют так, как сейчас. Именно дискретная, «квантованная» природа энергии и размещения электронов, описываемая квантовой физикой, придает этим явлениям их регулярность.

Атом в возбужденном состоянии

Когда электрон может свободно принимать более высокие энергетические состояния вокруг ядра атома (благодаря его размещению в определенной «оболочке»), он может свободно отрываться от атома и составлять часть электрического тока через вещество.

Атом в основном состоянии

Однако, если квантовые ограничения, наложенные на электрон, лишают его этой свободы, электрон считается «связанным» и не может оторваться (по крайней мере, легко), образуя ток.Первый сценарий типичен для проводящих материалов, а второй — для изоляционных материалов.

В некоторых учебниках вам будет сказано, что электрическая проводимость элемента определяется исключительно количеством электронов, находящихся во внешней «оболочке» атома (называемой валентной оболочкой), но это чрезмерное упрощение, так как любое исследование зависимости проводимости от валентности электроны в таблице элементов подтвердят. Истинная сложность ситуации раскрывается далее, когда рассматривается проводимость молекул (наборов атомов, связанных друг с другом электронной активностью).

Хорошим примером этого является углерод, который состоит из материалов с очень разной проводимостью: графита и алмаза . Графит является хорошим проводником электричества, в то время как алмаз практически является изолятором (что еще более странно, технически он классифицируется как полупроводник , который в чистом виде действует как изолятор, но может проводить ток при высоких температурах и/или воздействии примеси). И графит, и алмаз состоят из одних и тех же типов атомов: углерода с 6 протонами, 6 нейтронами и 6 электронами в каждом.Фундаментальное различие между графитом и алмазом заключается в том, что молекулы графита представляют собой плоские группы атомов углерода, а молекулы алмаза представляют собой тетраэдрические (пирамидальные) группы атомов углерода.

Преднамеренное введение примесей в собственный полупроводник с целью изменения его электрических, оптических и структурных свойств называется легированием . Если атомы углерода соединяются с другими типами атомов с образованием соединений, электрическая проводимость снова изменяется.Карбид кремния, соединение элементов кремния и углерода, проявляет нелинейное поведение: его электрическое сопротивление уменьшается с увеличением приложенного напряжения! Углеводородные соединения (например, молекулы, содержащиеся в маслах) обычно являются очень хорошими изоляторами. Как видите, простой подсчет валентных электронов в атоме — плохой показатель электропроводности вещества.

Все металлические элементы являются хорошими проводниками электричества благодаря тому, как атомы связываются друг с другом.Электроны атомов, составляющих массу металла, настолько не заторможены в своих допустимых энергетических состояниях, что свободно плавают между различными ядрами в веществе, легко возбуждаемые любым электрическим полем. Электроны настолько подвижны, что ученые иногда описывают их как электронный газ или даже как электронное море , в котором покоятся атомные ядра. Эта подвижность электронов объясняет некоторые другие общие свойства металлов: хорошую теплопроводность, ковкость и пластичность (легко формуемые в различные формы), а также блестящую поверхность в чистом виде.

К счастью, физика, стоящая за всем этим, по большей части не имеет отношения к нашим целям. Достаточно сказать, что некоторые материалы являются хорошими проводниками, некоторые — плохими, а некоторые — промежуточными. А пока достаточно просто понять, что эти различия определяются конфигурацией электронов вокруг составляющих атомов материала.

Важным шагом в обеспечении того, чтобы электричество выполняло наши распоряжения, является возможность построить пути для прохождения тока с контролируемым сопротивлением.Также жизненно важно, чтобы мы могли предотвратить протекание тока там, где мы этого не хотим, с помощью изоляционных материалов. Однако не все проводники одинаковы, и не все изоляторы одинаковы. Нам необходимо понимать некоторые характеристики обычных проводников и изоляторов и уметь применять эти характеристики в конкретных приложениях.

Почти все проводники обладают определенным измеримым сопротивлением (особые типы материалов, называемые сверхпроводниками , не обладают абсолютно никаким электрическим сопротивлением, но это не обычные материалы, и они должны находиться в особых условиях, чтобы быть сверхпроводящими).Обычно мы предполагаем, что сопротивление проводников в цепи равно нулю, и мы ожидаем, что ток проходит через них, не вызывая заметного падения напряжения. В действительности, однако, почти всегда будет падение напряжения на (нормальных) токопроводящих путях электрической цепи, хотим мы этого падения напряжения или нет:

Рисунок 11.1

Чтобы рассчитать, каковы будут эти падения напряжения в любой конкретной цепи, мы должны иметь возможность установить сопротивление обычного провода, зная размер и диаметр провода.Некоторые из следующих разделов этой главы будут посвящены деталям этого процесса.

  • Электропроводность материала определяется конфигурацией электронов в атомах и молекулах этого материала (группах связанных атомов).
  • Все нормальные проводники в той или иной степени обладают сопротивлением.
  • Ток, протекающий по проводнику с (любым) сопротивлением, вызовет некоторое падение напряжения по длине этого проводника.

Из здравого смысла следует знать, что жидкости текут по трубам большого диаметра легче, чем по трубам малого диаметра (если вам нужна практическая иллюстрация, попробуйте пить жидкость через соломинки разного диаметра).Тот же общий принцип справедлив для потока электронов через проводники: чем шире площадь поперечного сечения (толщина) проводника, тем больше места для протекания электронов и, следовательно, тем легче возникает поток (меньше сопротивление). .

Две основные разновидности электрических проводов: одножильный и многожильный

Электрический провод обычно имеет круглое сечение (хотя из этого правила есть несколько уникальных исключений) и бывает двух основных разновидностей:  одножильный и многожильный . Сплошной медный провод  это именно то, что звучит: один сплошной медный провод по всей длине провода.  Многожильный провод  состоит из меньших прядей сплошной медной проволоки, скрученных вместе в один провод большего размера. Самым большим преимуществом многожильного провода является его механическая гибкость, способность выдерживать многократные изгибы и скручивания намного лучше, чем сплошная медь (которая со временем имеет тенденцию к усталости и поломке).

Размер проволоки можно измерить несколькими способами.Мы могли бы говорить о диаметре провода, но поскольку на самом деле его поперечное сечение площадь имеет наибольшее значение для потока электронов, нам лучше обозначать размер провода с точки зрения площади.2[/латекс]

[латекс]=(3.2[/латекс]

 

 

Вычисление площади проволоки в круговых милах

Тем не менее, электрики и другие лица, часто занимающиеся размерами проводов, используют другую единицу измерения площади, разработанную специально для круглого поперечного сечения провода. Эта специальная единица называется круговых мил (иногда сокращенно см ). Единственная цель использования этой специальной единицы измерения состоит в том, чтобы исключить необходимость использования множителя π (3,1415927.2[/латекс]

 

Поскольку это единица измерения площади  , математическая степень числа 2 по-прежнему действует (удвоение ширины круга всегда увеличивает его площадь в четыре раза, независимо от того, какие единицы измерения используются или если ширина этого круга выражается в терминах радиуса или диаметра). Чтобы проиллюстрировать разницу между измерениями в квадратных милах и измерениями в круговых милах, я сравню круг с квадратом, показав площадь каждой формы в обеих единицах измерения:

Рисунок 11.4

 

И для другого размера провода:

Рис. 11.5

Очевидно, что круг данного диаметра имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем квадрат, ширина и высота которого равны диаметру круга: это отражают обе единицы измерения площади. Однако следует понимать, что единица «квадратный мил» действительно приспособлена для удобного определения площади квадрата, а «круговой мил» — для удобного определения площади круга: соответствующая формула для каждого проще работать с.Следует понимать, что обе единицы действительны для измерения площади фигуры, какой бы формы она ни была. Преобразование между круговыми милами и квадратными милами представляет собой простое соотношение: на каждые 4 круговых мила приходится π (3,1415927 . . . ) квадратных милов.

Измерение площади поперечного сечения провода с помощью калибра

Другой мерой площади поперечного сечения провода является калибр . Шкала датчика основана на целых числах, а не на дробных или десятичных дюймах. Чем больше номер калибра, тем тоньше провод; чем меньше номер калибра, тем толще проволока.Для тех, кто знаком с дробовиками, эта обратно пропорциональная шкала измерений должна показаться знакомой.

Таблица в конце этого раздела приравнивает калибр к диаметру в дюймах, круговым милам и квадратным дюймам для сплошной проволоки. Проволока большего размера достигает конца обычной шкалы калибра (которая, естественно, достигает максимума при значении 1) и представлена ​​серией нулей. «3/0» — это еще один способ представить «000» и произносится как «triple-ought». Опять же, те, кто знаком с дробовиками, должны знать терминологию, как бы странно это ни звучало.Чтобы еще больше запутать ситуацию, в мире используется более одного «стандарта» манометра. Для определения размеров электрических проводников предпочтительнее использовать американский калибр проводов (AWG), также известный как калибр Брауна и Шарпа (B&S). В Канаде и Великобритании Британский стандартный калибр проводов (SWG) является законной системой измерения электрических проводников. В мире существуют и другие системы измерения диаметра проволоки для классификации диаметра проволоки, такие как калибр стальной проволоки Stubs и калибр Steel Music Wire Gauge (MWG), но эти системы измерения применяются к неэлектрическим проводам.

Система измерения American Wire Gauge (AWG), несмотря на ее странности, была разработана с определенной целью: на каждые три деления шкалы сечения площадь провода (и вес на единицу длины) примерно удваивается. Это удобное правило, которое следует помнить при приблизительной оценке размера проволоки!

Для очень очень больших размеров проволоки (более толстой, чем 4/0) от системы калибра проволоки обычно отказываются для измерения площади поперечного сечения в тысячах круговых мил (MCM), заимствуя старую римскую цифру «M» для обозначения кратного «тысячи» перед «CM» для «круговых мил.В следующей таблице размеров проводов не указаны размеры, превышающие калибр 4/0, потому что сплошной медный провод становится непрактичным для таких размеров. Вместо этого предпочтительна конструкция из многожильного провода.

Проволочный стол для сплошных круглых медных проводников

мил
Размер Диаметр Площадь поперечного сечения Вес
AWG Дюймы ок. кв.дюймов фунтов/1000 футов
4/0 0,4600 211 600 0,1662 640,5
3/0 0,4096 167 800 0,1318 507,9
2/0 0,3648 133 100 0,1045 402,8
1/0 0,3249 105 500 0,08289 319,5
1 0.2893 83 690 0,06573 253,5
2 0,2576 66 370 0,05213 200,9
3 0,2294 52 630 0,04134 159,3
4 0,2043 41 740 0,03278 126,4
5 0,1819 33 100 0,02600 100.2
6 0,1620 26 250 0,02062 79,46
7 0,1443 20 820 0,01635 63.02
8 0,1285 16 510 0,01297 49,97
9 0,1144 13 090 0,01028 39,63
10 0.1019 10 380 0,008155 31,43
11 0,09074 8 234 0,006467 24,92
12 0,08081 6 530 0,005129 19,77
13 0,07196 5 178 0,004067 15,68
14 0,06408 4 107 0.003225 12.43
15 0,05707 3 257 0,002558 9,858
16 0,05082 2 583 0,002028 7,818
17 0,04526 2 048 0,001609 6.200
18 0,04030 1 624 0,001276 4,917
19 0.03589 1 288 0,001012 3,899
20 0,03196 1 022 0,0008023 3,092
21 0,02846 810.1 0,0006363 2,452
22 0,02535 642,5 0,0005046 1,945
23 0,02257 509,5 0.0004001 1,542
24 0,02010 404,0 0,0003173 1,233
25 0,01790 320,4 0,0002517 0,9699
26 0,01594 254,1 0,0001996 0,7692
27 0,01420 201,5 0,0001583 0,6100
28 0.01264 159,8 0,0001255 0,4837
29 0,01126 126,7 0,00009954 0,3836
30 0,01003 100,5 0,00007894 0,3042
31 0,008928 79,70 0,00006260 0,2413
32 0,007950 63,21 0.00004964 0,1913
33 0,007080 50,13 0,00003937 0,1517
34 0,006305 39,75 0,00003122 0,1203
35 0,005615 31,52 0,00002476 0,09542
36 0,005000 25.00 0,00001963 0.07567
37 0,004453 19,83 0,00001557 0,06001
38 0,003965 15,72 0,00001235 0,04759
39 0,003531 12,47 0,000009793 0,03774
40 0,003145 9,888 0,000007766 0,02993
41 0.002800 7,842 0,000006159 0,02374
42 0,002494 6.219 0,000004884 0,01882
43 0,002221 4,932 0,000003873 0,01493

Для некоторых сильноточных приложений требуются проводники с сечением, превышающим практический предел круглого провода. В этих случаях в качестве проводников используются толстые стержни из твердого металла, называемые сборными шинами .Шины обычно изготавливаются из меди или алюминия и чаще всего неизолированы. Они физически поддерживаются вдали от любого каркаса или конструкции, удерживающей их, с помощью опорных стоек изолятора. Хотя квадратное или прямоугольное поперечное сечение очень распространено для формы шинопровода, также используются и другие формы. Площадь поперечного сечения шин обычно измеряется в милах круглой формы (даже для квадратных и прямоугольных шин!), скорее всего, для удобства возможности напрямую приравнять размер шины к круглому проводу.

 

  • Ток течет по проводам большого диаметра легче, чем по проводам малого диаметра, из-за большей площади поперечного сечения, в которой они могут двигаться.
  • Вместо того, чтобы измерять размеры небольших проводов в дюймах, часто используется единица измерения «миль» (1/1000 дюйма).
  • Площадь поперечного сечения провода может быть выражена в квадратных единицах (квадратных дюймах или квадратных милах), круговых милах или в «калибровочной» шкале.
  • Расчет квадратной площади провода для круглого провода включает формулу площади круга:
  • A = πr 2  (квадратные единицы)
  • Вычисление площади в круговых милах для круглой проволоки намного проще из-за того, что единица «круговые милы» была рассчитана именно для этой цели: исключить коэффициенты «пи» и d/2 (радиус) в формула.
  • A = d 2  (круглые единицы)
  • На каждые 4 круговых мила приходится π (3,1416) квадратных мил.
  • Система размеров проводов калибра основана на целых числах, причем большие числа представляют провода меньшего сечения, и наоборот. Провода толще 1 калибра обозначаются нулями: 0, 00, 000 и 0000 (произносится как «одиночное», «двойное», «тройное» и «четырехкратное»).
  • Провода очень больших размеров измеряются в тысячах круговых мил (MCM), что типично для шин и размеров проводов свыше 4/0.
  • Шины — это сплошные стержни из меди или алюминия, используемые в конструкции сильноточных цепей. Соединения к шинам обычно сварные или болтовые, а шины часто неизолированные (неизолированные), поддерживаемые вдали от металлических каркасов с помощью изолирующих стоек.

 

Чем меньше площадь поперечного сечения любого данного провода, тем больше сопротивление для любой данной длины при прочих равных условиях. Провод с большим сопротивлением будет рассеивать большее количество тепловой энергии при любой заданной силе тока, мощность равна P=I 2 Р.

Рассеиваемая мощность  из-за сопротивления проводника проявляется в виде тепла, а чрезмерное тепло может повредить провод (не говоря уже об объектах рядом с проводом), особенно учитывая тот факт, что большинство проводов имеют изоляцию с пластиковое или резиновое покрытие, которое может расплавиться и сгореть. Таким образом, тонкие провода будут выдерживать меньший ток, чем толстые, при прочих равных условиях. Предел допустимого тока проводника известен как его   сила тока .

В первую очередь из соображений безопасности в Соединенных Штатах были установлены определенные стандарты для электропроводки, которые указаны в Национальном электротехническом кодексе (NEC) . В типичных таблицах токов проводов NEC указаны допустимые максимальные токи для различных размеров и применений проводов. Хотя точка плавления меди теоретически накладывает ограничение на допустимую нагрузку проводов, материалы, обычно используемые для изоляции проводников, плавятся при температурах намного ниже точки плавления меди, поэтому практические номинальные значения допустимой нагрузки основаны на тепловых ограничениях изоляции . .Падение напряжения из-за чрезмерного сопротивления проводов также является фактором, влияющим на размер проводников для их использования в цепях, но это соображение лучше оценить с помощью более сложных средств (которые мы рассмотрим в этой главе). Например, показана таблица, полученная из листинга NEC:

.

Таблица 11.2 Допустимые токи медных проводников на открытом воздухе при 30°C

Изоляция: РУВ, Т THW, THWN ФЭП, ФЭПБ
Тип: ТВ RUH THHN, XHHW
Размер Текущий рейтинг Текущий рейтинг Текущий рейтинг
AWG при 60°С при 75°C при 90°С
20 *9 *12.5
19 *13 18
16 *18 24
14 25 30 35
12 30 35 40
10 40 50 55
8 60 70 80
6 80 95 105
4 105 125 140
2 140 170 190
1 165 195 220
1/0 195 230 260
2/0 225 265 300
3/0 260 310 350
4/0 300 360 405

* = оценочные значения; обычно эти провода малого сечения не производятся с изоляцией этих типов

 

Обратите внимание на существенную разницу в токовой нагрузке между проводами одинакового размера с разными типами изоляции.Это опять-таки связано с тепловыми пределами (60°, 75°, 90°) каждого типа изоляционного материала.

Эти номинальные значения тока указаны для медных проводников на «свободном воздухе» (максимальная типичная циркуляция воздуха), в отличие от проводов, размещенных в кабелепроводах или кабельных лотках. Как вы заметили, в таблице не указана допустимая нагрузка для проводов малого сечения. Это связано с тем, что NEC занимается в первую очередь силовой проводкой (большие токи, большие провода), а не проводами, обычными для слаботочных электронных устройств.

Последовательности букв, используемые для обозначения типов проводников, имеют определенный смысл, и эти буквы обычно относятся к свойствам изоляционного слоя (слоев) проводника. Некоторые из этих букв обозначают отдельные свойства провода, а другие являются просто аббревиатурами. Например, буква «Т» сама по себе означает «термопласт» в качестве изоляционного материала, как в «TW» или «THHN». Однако трехбуквенная комбинация «MTW» является аббревиатурой Machine Tool Wire , типа провода, изоляция которого сделана гибкой для использования в машинах, подвергающихся значительным движениям или вибрации.

Изоляционный материал

  • C = Хлопок
  • FEP = Фторированный этиленпропилен
  • MI = Минерал (оксид магния)
  • PFA = перфторалкокси
  • R = Резина (иногда неопрен)
  • S = Силиконовая «резина»
  • SA = силикон-асбест
  • T = термопласт
  • TA = термопласт-асбест
  • TFE = политетрафторэтилен («тефлон»)
  • X = Сшитый синтетический полимер
  • Z = модифицированный этилентетрафторэтилен

Тепловая мощность

  • H = 75 градусов Цельсия
  • ЧЧ = 90 градусов Цельсия

Внешнее покрытие («оболочка»)

Специальные условия обслуживания

  • U = Подземный
  • Вт = влажный
  • -2 = 90 градусов Цельсия и влажность

Таким образом, проводник «THWN» имеет изоляцию из термопласта T , H устойчив к изгибу при 75 °C, соответствует условиям W и поставляется с внешней оболочкой из нейлона N .

Подобные буквенные коды

используются только для проводов общего назначения, например, используемых в домашних хозяйствах и на предприятиях. Для мощных приложений и/или тяжелых условий эксплуатации сложность технологии проводников не поддается классификации по нескольким буквенным кодам. Провода воздушных линий электропередачи обычно представляют собой голый металл, подвешенный к опорам с помощью стеклянных, фарфоровых или керамических опор, известных как изоляторы. Несмотря на это, фактическая конструкция провода, способного выдерживать физические нагрузки, как статические (собственный вес), так и динамические (ветровые) нагрузки, может быть сложной, с несколькими слоями и различными типами металлов, намотанных вместе, чтобы сформировать один проводник.Большие подземные силовые провода иногда изолируют бумагой, а затем помещают в стальную трубу, заполненную азотом или маслом под давлением, чтобы предотвратить проникновение воды. Такие проводники требуют вспомогательного оборудования для поддержания давления жидкости по всей трубе.

Другие изоляционные материалы находят применение в небольших приложениях. Например, провод небольшого диаметра, используемый для изготовления электромагнитов (катушек, создающих магнитное поле из потока электронов), часто изолируется тонким слоем эмали.Эмаль является отличным изоляционным материалом и очень тонкая, что позволяет намотать много «витков» провода на небольшом пространстве.

 

  • Сопротивление проводов создает тепло в рабочих цепях. Это тепло представляет собой потенциальную опасность воспламенения.
  • Тонкие провода имеют более низкий допустимый ток («амперность»), чем толстые провода, из-за их большего сопротивления на единицу длины и, следовательно, большего тепловыделения на единицу тока.
  • В Национальном электротехническом кодексе (NEC) указаны допустимые токи силовой проводки в зависимости от допустимой температуры изоляции и применения провода.

 

Расчет сопротивления провода

 Номинальная сила тока проводника – это грубая оценка сопротивления, основанная на способности тока создавать опасность пожара. Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, создаваемое сопротивлением проводов в цепи, представляет собой проблему, не связанную с предотвращением возгорания. Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела. Если это так, то падение напряжения из-за сопротивления проводов может вызвать техническую проблему, хотя и находится в безопасных (противопожарных) пределах по току:

 

 

Если нагрузка в приведенной выше цепи не выдержит напряжения ниже 220 вольт при исходном напряжении 230 вольт, то лучше убедиться, что по ходу проводка не падает более 10 вольт.С учетом как питающего, так и обратного проводников этой цепи остается максимально допустимое падение напряжения в 5 вольт по длине каждого провода. Используя Закон Ома (R=E/I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:

[латекс]R = \frac{E}{I}[/латекс]

[латекс] = \frac{5V}{25A}[/латекс]

[латекс]R= 0,2 Ом[/латекс]

 

Мы знаем, что длина каждого отрезка провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для провода определенного размера и длины? Для этого нам нужна другая формула:

.

[латекс]\тег{11.2} \text{R}= \rho \ell / \text{A}[/latex]

Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), похожая на строчную букву «р»), его длиной («l») и поперечным сечением. площадь сечения («А»). Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается с увеличением длины (аналогия: протолкнуть жидкость через длинную трубу труднее, чем через короткую) и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения ( аналогия: по толстой трубе жидкость течет легче, чем по тонкой).Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.

Удельное сопротивление некоторых проводящих материалов можно найти в следующей таблице. Мы находим медь в нижней части таблицы, уступая только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):

Таблица 11.3         Удельное сопротивление при 20 градусах Цельсия

Материал Элемент/сплав (Ом-смил/фут) (микроом-см)
Нихром Сплав 675 112.2
Нихром V Сплав 650 108,1
Манганин Сплав 290 48,21
Константан Сплав 272,97 45,38
Сталь* Сплав 100 16,62
Платина Элемент 63,16 10,5
Железо Элемент 57.81 9,61
Никель Элемент 41,69 6,93
Цинк Элемент 35,49 5,90
Молибден Элемент 32.12 5,34
Вольфрам Элемент 31,76 5,28
Алюминий Элемент 15,94 2.650
Золото Элемент 13,32 2,214
Медь Элемент 10.09 1,678
Серебро Элемент 9,546 1,587

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%

 

Обратите внимание, что значения удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странных единицах измерения «Ом-смил/фут» (Ω-смил/фут). Эта единица указывает, какие единицы измерения мы ожидаем использовать в формуле сопротивления ( [латекс]\текст{R}= \rho \ell / \text{A}[/латекс]).В этом случае эти цифры для удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круговых милах.

Единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), где -7 Ом-см на Ом-смил/фут). В столбце таблицы «Ом-см» цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9.61 мкОм-см, что можно представить как 9,61 x 10 -6 Ом-см.

При использовании единицы омметра для удельного сопротивления в формуле [latex]\text{R}= \rho \ell / \text{A}[/latex] длина должна быть в метрах, а площадь в квадратные метры. При использовании единицы измерения Ом-сантиметр (Ом-см) в той же формуле длина должна быть в сантиметрах, а площадь в квадратных сантиметрах.

Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-см мил/фут, Ом-м или Ом-см).Однако можно было бы предпочесть использовать Ω-cmil/ft при работе с круглым проводом, где площадь поперечного сечения уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шинами нестандартной формы или нестандартными шинами, вырезанными из металлической заготовки, где известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими единицами удельного сопротивления могут быть Ом-метр или Ом-см.

 

Возвращаясь к нашему примеру цепи, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на протяжении 2300 футов.Предполагая, что мы собираемся использовать медную проволоку (наиболее распространенный тип производимой электрической проволоки), мы можем установить нашу формулу следующим образом:

[латекс]R= ρ\frac{e}{A}[/латекс]

Решение для области (A):

[латекс]A= ρ\frac{e}{R}[/латекс]

[латекс] = (10,09Ω-смил/фут)(\frac{2300ft}{0,2Ω})[/latex]

[латекс]= 116 035 см[/латекс]

 

Алгебраически вычисляя A, мы получаем значение 116 035 круговых мил.Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошных проводов, мы обнаруживаем, что провод «двойного размера» (2/0) с 133 100 см-мил подходит, тогда как следующий меньший размер, «одинарный» (1/0) с размером 105 500 см-мил слишком мал. . Имейте в виду, что ток нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимых токов для медного провода на открытом воздухе, провода 14 калибра было бы достаточно (что касается , а не , чтобы разжечь огонь). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14-го калибра был бы крайне неприемлем.

 

Просто ради интереса, давайте посмотрим, как провод калибра 14 повлиял бы на производительность нашей силовой цепи. Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что провод 14 калибра имеет площадь поперечного сечения 4107 круговых мил. Если мы все еще используем медь в качестве материала провода (хороший выбор, если только мы не действительно богаты и не можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), тогда наше удельное сопротивление все равно будет 10,09 Ом-смил/фут. :

[латекс] R = ρ \ frac {e} {A} [/ латекс]

[латекс] = (10.09 Ом-см мил/фут)(\frac{2300ft}{4107})[/latex]

[латекс] = 5,651 Ом [/латекс]

Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода 14-го калибра, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый отрезок провода  в цепи имеет сопротивление 5,651 Ом:

Общее сопротивление проводов нашей цепи в 2 раза больше 5,651 или 11,301 Ом. К сожалению, это и слишком большое сопротивление, чтобы обеспечить силу тока 25 ампер при напряжении источника 230 вольт.Даже если бы наше сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как видите, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.

 

Давайте решим пример задачи сопротивления для куска нестандартной шины. Предположим, у нас есть кусок цельного алюминиевого стержня шириной 4 сантиметра, высотой 3 сантиметра и длиной 125 сантиметров, и мы хотим вычислить сквозное сопротивление по длинному измерению (125 см).2})[/латекс]

[латекс] = 27,604 мкОм [/латекс]

Как видите, толщина шины обеспечивает очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большим удельным сопротивлением.

Методика определения сопротивления сборной шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как и должны.

 

  • Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения при прочих равных условиях.
  • Удельное сопротивление  (”ρ”) – это свойство любого проводящего материала, цифра, используемая для определения сквозного сопротивления проводника заданной длины и площади по следующей формуле: R = ρl/A
  • Удельное сопротивление материалов указывается в единицах Ом-смил/фут или Ом-метрах (метрических). Коэффициент преобразования между этими двумя единицами равен 1.66243 x 10 -9 Ом-метров на Ом-смил/фут или 1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-смил/фут.
  • Если падение напряжения проводки в цепи является критическим, необходимо выполнить точные расчеты сопротивления проводов до выбора размера провода.

Вы могли заметить, что в таблице удельных сопротивлений все значения указаны для температуры 20° Цельсия. Если вы подозревали, что это означает, что удельное сопротивление материала может меняться в зависимости от температуры, вы были правы!

Значения сопротивления проводников при любой температуре, отличной от стандартной температуры (обычно указывается 20 градусов Цельсия) в таблице удельных сопротивлений, должны определяться по еще одной формуле:

[латекс]R = R_{ref}[1+α(T-T_{ref})] \tag{11.3}[/латекс]

Где,

[латекс]R = \text{Сопротивление проводимости при температуре «Т»}[/латекс]

[латекс]R_{ref} = \text{Сопротивление проводимости при эталонной температуре}[/latex]

[latex]T_{ref} =\text{ обычно }20°C\text{, но иногда }0°C[/latex]

[латекс]α = \text{Температурный коэффициент сопротивления материала проводника}[/латекс]

[латекс]\текст{Т = температура проводника в градусах Цельсия}[/латекс]

[latex]T_{ref} =\text{Опорная температура, при которой α указывается для проводника}[/latex]

 

Константа «альфа» (α) известна как температурный коэффициент сопротивления и символизирует коэффициент изменения сопротивления на градус изменения температуры.Точно так же, как все материалы имеют определенное удельное сопротивление (при 20°C), они также изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры на определенные величины. Для чистых металлов этот коэффициент является положительным числом, означающим, что сопротивление увеличивается  с повышением температуры. Для элементов углерода, кремния и германия этот коэффициент является отрицательным числом, а это означает, что сопротивление уменьшается  с повышением температуры. Для некоторых металлических сплавов температурный коэффициент сопротивления очень близок к нулю, а это означает, что сопротивление почти не изменяется при изменении температуры (хорошее свойство, если вы хотите построить прецизионный резистор из металлической проволоки!).В следующей таблице приведены температурные коэффициенты сопротивления для нескольких распространенных металлов, как чистых, так и легированных:

Таблица 11.4 Температурные коэффициенты сопротивления при 20 градусах Цельсия

Материал Элемент/сплав «альфа» на градус Цельсия
Никель Элемент 0,005866
Железо Элемент 0,005671
Молибден Элемент 0.004579
Вольфрам Элемент 0,004403
Алюминий Элемент 0,004308
Медь Элемент 0,004041
Серебро Элемент 0,003819
Платина Элемент 0,003729
Золото Элемент 0,003715
Цинк Элемент 0.003847
Сталь* Сплав 0,003
Нихром Сплав 0,00017
Нихром V Сплав 0,00013
Манганин Сплав +/- 0,000015
Константан Сплав -0,000074

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%   тыс

 

Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как температура может повлиять на сопротивление провода и, следовательно, на производительность схемы:

 

Суммарное сопротивление проводов этой цепи (провод 1 + провод 2) составляет 30 Ом при стандартной температуре.Настроив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления получаем:

При 20°С мы получаем 12,5 вольт на нагрузке и всего 1,5 вольта (0,75 + 0,75) на сопротивлении провода. Если бы температура поднялась до 35° по Цельсию, мы могли бы легко определить изменение сопротивления для каждого отрезка провода. Предполагая использование медной проволоки (α = 0,004041), получаем:

[латекс]R = R_{ref}[1+α(T-T_{ref})][/латекс]

[латекс]= (15 Ом)[1+0.004041(35°-20°)][/латекс]

[латекс]= 15,909 Ом[/латекс]

 

Пересчитав значения нашей схемы, мы видим, какие изменения принесет это повышение температуры:

Как видите, напряжение на нагрузке понизилось (с 12,5 вольт до 12,42 вольт) и увеличилось падение напряжения на проводах (с 0,75 вольт до 0,79 вольт) в результате повышения температуры. Хотя изменения могут показаться небольшими, они могут быть значительными для линий электропередач, протянувшихся на километры между электростанциями и подстанциями, подстанциями и нагрузками.Фактически, энергетическим компаниям часто приходится учитывать изменения сопротивления линий, возникающие в результате сезонных колебаний температуры, при расчете допустимой нагрузки системы.

 

  • Удельное сопротивление большинства проводящих материалов изменяется при изменении температуры. Поэтому значения удельного сопротивления всегда указываются при стандартной температуре (обычно 20° или 25° по Цельсию).
  • Коэффициент изменения сопротивления на градус Цельсия при изменении температуры называется температурным коэффициентом сопротивления .Этот фактор обозначается строчной греческой буквой «альфа» (α).
  • Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с повышением температуры. Чистые металлы обычно имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Коэффициенты, приближающиеся к нулю, можно получить путем сплавления некоторых металлов.
  • Отрицательный коэффициент для материала означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Полупроводниковые материалы (углерод, кремний, германий) обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты сопротивления.

 

Атомы в изоляционных материалах имеют очень прочно связанные электроны, очень хорошо сопротивляющиеся свободному потоку электронов. Однако изоляторы не могут выдерживать неограниченное количество напряжения. При подаче достаточного напряжения любой изоляционный материал в конечном итоге поддастся электрическому «давлению», и тогда возникнет ток. Однако, в отличие от ситуации с проводниками, где ток прямо пропорционален приложенному напряжению (при фиксированном сопротивлении), ток через изолятор довольно нелинейный: при напряжениях ниже определенного порога ток практически не течет, но если приложенное напряжение превышает это пороговое напряжение (известное как напряжение пробоя или  электрическая прочность ), возникнет бросок тока.

Диэлектрическая прочность   – это напряжение, необходимое для  пробоя диэлектрика , то есть для пропускания тока через изоляционный материал. После пробоя диэлектрика материал может больше вести себя как изолятор, а может и не вести себя, молекулярная структура была изменена в результате нарушения. Обычно имеется локальный «прокол» изолирующей среды, где ток протекал во время пробоя.

Толщина изоляционного материала играет роль в определении его напряжения пробоя.Удельная диэлектрическая прочность иногда выражается в вольтах на мил (1/1000 дюйма) или киловольтах на дюйм (эти две единицы эквивалентны), но на практике было обнаружено, что зависимость между напряжением пробоя и толщиной не такова. именно линейно. Изолятор в три раза толще, имеет диэлектрическую прочность чуть меньше, чем в 3 раза. Тем не менее, для грубой оценки вполне достаточно значений вольт на толщину.

 

Материал* Диэлектрическая прочность (кВ/дюйм)
Пылесос 20
Воздух от 20 до 75
Фарфор от 40 до 200
Парафиновый воск от 200 до 300
Трансформаторное масло 400
Бакелит от 300 до 550
Резина от 450 до 700
Шеллак 900
Бумага 1250
Тефлон 1500
Стекло от 2000 до 3000
Слюда 5000

* = Перечисленные материалы специально подготовлены для использования в электротехнике.

 

  • При достаточно высоком приложенном напряжении электроны могут высвобождаться из атомов изоляционных материалов, что приводит к возникновению тока через этот материал.
  • Минимальное напряжение, необходимое для «пробоя» изолятора путем пропускания через него тока, называется напряжением пробоя или диэлектрической прочностью .
  • Чем толще кусок изоляционного материала, тем выше напряжение пробоя при прочих равных условиях.
  • Удельная диэлектрическая прочность обычно измеряется в одной из двух эквивалентных единиц: вольт на мил или киловольт на дюйм.
.

Related Post

2022 © Все права защищены.