Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как его правильно сделать

Таблица. Допустимый длительный ток для проводов и кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

 I = U/R

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Так, при выборе сечения провода обязательно учесть несколько факторов:

1. Материал изготовления проводника.

2. Напряжение линии (может быть однофазным или трехфазным).

3. Место укладки кабеля.

4. Мощность (измеряется в кВт) или ток нагрузки (А).

По ПУЭ подбирается и ток вводного автомата, а также сечение провода, по которому электричеству подводится ток с линии. По правилам, он должен быть на ступень выше, чем используемый автомат. То есть, если номинальный ток оборудования 25 А, то применяется жила, рассчитанная на 35 А (это обычно 4-5 мм).

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

1. Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает условия для самовозгорания и коротких замыканий.
2. Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Чтобы выбрать сечение кабеля или провода за допустимым продолжительным током, обратимся к ПУЭ (правила устройства электроустановок). Глава 1.3 ПУЭ посвящена выбору проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Полный текст главы приводить не нужно, а приведем таблицы допустимых длительных токов для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией (наиболее распространенные марки, такие как ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АПВВ, ВВГ, АВВГ и др.). Напомним, что при упрощенных расчетах (прокладке кабеля дома) ток нагрузки:

Iн = суммарная мощность приборов (кВт)/220 В

Например, при суммарной мощности приборов 2,2 кВт: Iн = 2,2 кВт/220 В = 10 А

Примечание. Эта статья не является прямым руководством по выбору кабелей, проводов или шнуров, а лишь приводит справочные данные для упрощенных предварительных расчетов. Для выбора кабелей, проводов или шнуров рекомендуется проконсультироваться с техническим специалистом.

При расчетах не всегда можно руководствоваться показателями потребляемой мощности. В отдельных случаях указано только значение тока. Какой самый простой способ выбора кабеля с медными жилами для работы? Нужно показатель тока в Амперах разделить 10, а полученное значение округлить в большую сторону. Тогда можно обойтись и без таблиц. А если сила тока составляет от 40 до 80 А, делить следует уже на 8.

Чтобы выбрать сечение провода с алюминиевыми жилами, нужно делить на 6, так как проводимость у этого материала ниже, чем у меди. Если вместо медного провода сечением 2 мм применяют алюминий, то потребуется вариант на 3 мм.

Расчет по длине и мощности

Чем больше длина кабеля, тем выше показатели потери напряжения. Но это имеет значение только для значительных расстояний. При прокладке сетей большой длины то, кто производит расчеты, должен учесть такие критерии:

• Чем больше длина, тем выше потери.
• Поперечное сечение в квадратных миллиметрах. Чем оно больше, тем меньше потери, от этого в основном и зависит показатель.
• Справочное значение удельного сопротивления материала. Отражает показатели образца диаметром 1 мм длиной 1 м.

Формула расчета выглядит как произведение тока и сопротивления. Итоговый результат не должен превышать 5%. Если показатель выше, необходимо применять кабель большего сечения. Формулы расчета нет, там используется целый алгоритм, поэтому проще всего найти онлайн-калькулятор или готовые таблицы.

Медь или алюминий – какая электропроводка лучше?

Многие помнят, что в советское время во всех строениях применяли алюминиевую проводку. По каким соображениям принимали решения, непонятно. Дефицита в меди в то время не наблюдалась, а разница в стоимости была несущественной. Это было сделано в целях унификации.

Особенности алюминия таковы:

1. Невысокая цена, что важно при большой длине и крупном сечении проводки.
2. Небольшой вес.
3. Длительный срок службы благодаря современным изоляционным материалам.
4. Стойкость к окислению при повышенной влажности.
5. Кабель не очень гибкий и пластичный. Если перегнуть его несколько раз, он легко ломается. Именно поэтому часто укладывают четыре одножильных элемента вместо одного, чтобы при повреждении было проще проводить ремонтные работы.
6. Сделать надежную скрутку алюминия при подключении невозможно. Поэтому соединение со временем неизбежно начинает окисляться.
7. Выбирая этот вариант стоит уделить внимание допустимому показателю мощности, отдавая предпочтение кабелю с запасом по сечению в 1-2 кв. мм.

При большом количестве подключаемых электроприборов и перепадах энергопотребления при подборе лучше отдать предпочтение меди.

Медь имеет ряд особенностей:

1. Электропроводность на порядок выше, чем у алюминия. Можно приобретать кабель с меньшим сечением.
2. Пластичность проводки, особенно у многожильных вариантов. Их можно перегибать много раз без ущерба целостности проводника.
3. Прочность элементов и стойкость к деформациям. Медь по своим физическим характеристикам превосходит алюминий.
4. Срок службы медных элементов больше, что позволяет сэкономить на модернизации и замене.
5. За счет гибкости медь намного проще прокладывать. Даже если проводка будет периодически двигаться, ничего страшного не произойдет.
6. Соединять медь также намного проще. Элементы можно спаивать, а если применяется многожильный вариант, сделать плотную скрутку несложно.