Зависимость мощности от сечения. Расчет сечения кабеля для электропроводки в зависимости от потребляемой мощности

Сечение проводника по мощности и току для электропроводки в квартире

Электромонтажные работы – сложное и ответственное мероприятие. Если Вашей квалификации достаточно, чтобы сделать электропроводку в квартире своими руками, пригодятся полезные советы. Если - нет, то воспользуйтесь услугами специалистов по электромонтажным работам . Итак, поговорим о выборе сечения проводов по току и мощности в деталях.

Расчет длины и максимальной нагрузки электропроводки

Правильный расчет сечения проводов по мощности и току – важное условие бесперебойной и безаварийной работы электросистемы. Сначала рассчитывают общую длину электропроводки . Первый способ - измерить расстояния между щитками, выключателями и розетками на электромонтажной схеме, умножая число на масштаб. Второй способ – определить длину по месту, где запроектирована электропроводка. Она включает в себя все провода, установочные и монтажные кабели вместе с креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. Каждый отрезок необходимо удлинить минимум на 1 см, с учетом соединений проводов.

Дальше рассчитывается общая нагрузка потребляемой электроэнергии. Это сумма номинальных мощностей всех электроприборов, которые будут работать в доме (*см. таблицу в конце статьи). Например, если на кухне в одно время включены электрочайник, электроплита, микроволновка, светильники, посудомоечная машина, суммируем мощности всех приборов и умножаем на 0,75 (коээфициент одновременности). Расчет нагрузки должен всегда иметь запас надежности и прочности. Запоминаем эту цифру для определения сечения жил проводов.

Самостоятельно определить потребляемый ток любого электроприбора поможет простая формула. Разделите потребляемую мощность (см. инструкцию к прибору) на напряжение в сети (220 В). К примеру, по паспорту мощность стиральной машины 2000 Вт; 2000/220 = максимальный ток во время работы не превысит 9,1А.

Другой вариант – воспользоваться рекомендациями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), по которым стандартная квартирная электропроводка при длительной нагрузке 25А рассчитывается на максимальный ток потребления, выполняется медным проводом сечением 5мм 2 . По ПУЭ сечение жилы должно быть не менее 2,5мм 2 , что соответствует диаметру проводника 1,8 мм.

На такой ток устанавливается и защитный автомат на вводе проводов в квартиру для предотвращения аварий. В жилых зданиях используется однофазный ток напряжением 220 В. Подсчитанную общую нагрузку делим на величину напряжения (220 В) и получаем ток, который будет проходить через вводный кабель и автомат. Покупать автомат нужно с точными или близкими параметрами, с запасом по нагрузке тока.

Выбор кабеля для электропроводки в квартире

* Таблица потребляемой мощности и тока
бытовыми электроприборами при напряжении питания 220В

Бытовой электроприбор	Потребляемая мощность в зависимости от модели электроприбора, кВт (BA)	Потребляемый ток, А	Примечание
Лампа накаливания
Электрочайник			Время непрерывной работы до 5 минут
Электроплита			При мощности более 2 КВ требуется отдельная проводка
Микроволновая печь
Электромясорубка
Кофемолка			Во время работы в зависимости от нагрузки потребляемый ток изменяется
Кофеварка
Электродуховка			Во время работы максимальный ток потребляется периодически
Посудомоечная машина
Стиральная машина			Максимальный ток потребляется с момента включения до нагрева воды
			Во время работы максимальный ток потребляется периодически
			Во время работы в зависимости от нагрузки потребляемый ток изменяется
Стационарный компьютер			Во время работы максимальный ток потребляется периодически
Электроинструмент (дрель, лобзик и т.п.)			Во время работы в зависимости от нагрузки потребляемый ток изменяется

В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.

От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.

Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.

В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.

Расчет по мощности электроприборов

Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.

Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8

• Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
• (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
• 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко

Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.

Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля

Расчет для алюминиевого провода
Расчет для медного провода

Выбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.

На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.

Расчет сечения кабеля по силе тока

Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.

Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.

Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos

• I- сила тока
• U – напряжение в сети
• Cos – коэффициент мощности

Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.

Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.

Соотношения диаметра жил к токовым нагрузкам

Расчет по длине кабеля

В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.

Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:

• R=(p×L)÷S, где p - удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
• L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
• S- площадь поперечного сечения кабеля.

Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.

В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.

Содержание:

Перед подключением нагрузки к сети важно убедиться в достаточной толщине жил питающего кабеля. В случае существенного превышения допустимой мощности возможно разрушение изоляции и даже самой жилы по причине её перегрева.

Прежде чем производить расчет сечения кабеля по мощности, следует вычислить сумму мощностей подключаемых электроприборов. В большинстве современных квартир основными потребителями являются:

• Холодильник 300 Вт
• Стиральная машина 2650 Вт
• Компьютер 550 Вт
• Освещение 500 Вт
• Электрочайник 1150 Вт
• Микроволновая печь 700 Вт
• Телевизор 160 Вт
• Водонагреватель 1950 Вт
• Пылесос 600 Вт
• Утюг 1750 Вт
• Всего 10310 Вт = 10,3 кВт

В сумме большинство современных квартир потребляют приблизительно 10 кВт. В зависимости от времени суток данный параметр может существенно снижаться. Однако при выборе сечения проводника важно ориентироваться на большую величину.

Необходимо знать следующее: расчет сечения кабеля для однофазных и трехфазных сетей различается. Но и в том, и в другом случае следует учитывать в первую очередь три параметра:

• Силу тока (I),
• Напряжение (U),
• Потребляемую мощность (P).

Также имеется несколько других переменных, их значение различается для каждого конкретного случая.

Расчет сечения провода для однофазной сети

Расчет сечения провода по мощности осуществляется при помощи следующей формулы:

I = (P × K и) / (U × cos(φ))

Где,

• I - сила тока;
• P - потребляемая мощность всех электроприборов в сумме;
• К и - коэффициент одновременности, обычно для расчетов принимается стандартное значение 0.75;
• U - фазное напряжение, оно составляет 220 (В), но может колебаться в пределах от 210 до 240 (В);
• Cos (φ) - для бытовых однофазных приборов данная величина неизменна и равняется 1.

При необходимости быстро рассчитать ток можно опустить значение cos (φ) и даже К и. Полученное значение будет отличаться в меньшую сторону (на 15 %) в случае применения формулы такого вида:

I = P / U

Найдя ток по расчетной формуле, можно смело приступать к выбору питающего кабеля. Точнее, его площади сечения. Существуют специальные таблицы, в которых представлены данные, позволяющие сопоставить величину тока, потребляемую мощность и сечение кабеля.

Данные сильно различаются для проводников, изготовленных из разных металлов. На сегодняшний день для квартирной электропроводки обычно используется только жесткий медный кабель , алюминиевый практически не применяется. Хотя во многих старых домах все линии проложены именно с применением алюминия.

Выбирается сечение медного кабеля по следующим параметрам:

Расчет сечения провода в квартире — Таблица

Часто случается, что в результате расчетов получается ток, находящийся между двумя значениями, представленными в таблице. В таком случае необходимо использовать ближайшее большее значение. Если в результате расчетов значение тока в одножильном проводе равно 25 (А), необходимо выбрать сечение 2,5 мм 2 и более.

Расчет сечения кабеля для трехфазной сети

Для расчета сечения питающего кабеля, используемого в трехфазной сети, необходимо воспользоваться следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где,

• I - сила тока, по которой будет выбираться площадь сечения кабеля;
• U - фазное напряжение, 220 (В);
• Cos φ - угол сдвига фаз;
• P - показатель общей мощности всех электроприборов.

Cos φ в данной формуле очень важен. Так как непосредственно влияет на силу тока. Для различного оборудования он различен, чаще всего с этим параметром можно ознакомиться в технической сопроводительной документации, либо он указывается на корпусе.

Суммарная мощность потребителей находится очень просто: все мощности складываются, полученное значение используется для расчетов.

Отличительной особенностью выбора площади сечения кабеля для использования в трехфазной сети является то, что более тонкая жила может выдерживать большую нагрузку. Подбирается необходимое сечение по типовой таблице.

Выбор сечения кабеля для трехфазной сети — Таблица

Расчет сечения провода по мощности в трехфазной сети выполняется с применением такой величины, как √3 . Данное значение необходимо для упрощения внешнего вида формулы.

U линейное = √3 × U фазное

Таким образом при необходимости можно заменить произведение корня и фазного напряжения на напряжение линейное. Эта величина равна 380 (В) (U линейное = 380 В).

При выборе сечения кабеля, как для трехфазной сети, так и для однофазной, необходимо учитывать допустимый длительный ток . Данный параметр указывает на силу тока (измеряется в амперах), которую может выдерживать проводник в течение неограниченного количества времени. Определяется он по специальным таблицам, они имеются в ПУЭ. Для алюминиевых и медных проводников данные существенно различаются.

Допустимая длительность тока — Таблица

При превышении указанного в таблице значения проводник начинает нагреваться. Температура нагрева обратно пропорциональна силе тока.

Содержание:

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий. Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования. Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока. Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры. Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов. Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока. Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля. Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой. Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и . Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации. Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку. То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному. В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Формулы для расчета сечения кабеля

Как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме? Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=UI cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Если покупаете провод и замеряете его диаметр, то не забудьте, что площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(PK)/(U cos φ)

P – мощность в ваттах

U =220 Вольт

K =0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:

I=P/(U√3 cos φ)

U =380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм кв. это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S ;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I =4000 Вт/220 В =18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R =0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU =18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

8,37*100/220=3,8%

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают с тепловыми и электромагнитными расцепителями.