Розрахунок перерізу кабелю: навіщо він необхідний і як його правильно зробити

Таблиця. Допустимий тривалий струм для проводів і кабелів з гумовою і полівінілхлоридною ізоляцією з мідними жилами

Для чого необхідний розрахунок кабелю?

У питанні вибору перерізу проводів не можна дотримуватися принципу «на око». Протікаючи по дротах, струм нагріває їх. Що сила струму, то сильніше відбувається нагрівання. Цей взаємозв'язок легко довести парою формул. Перша їх визначає активну силу струму:

I = U/R

де I – сила струму, U – напруга, R – опір.

З формули видно: що чим більше опір, тим більше виділятиметься тепла, т. е. тим сильніше провідник буде нагріватися. Опір визначають за такою формулою:

R = ρ · L/S

де ρ – питомий опір, L – довжина провідника, S – площа поперечного перерізу.

Чим менше площа поперечного перерізу провідника, тим вищий його опір і вища і активна потужність, яка говорить про сильніший нагрів. Виходячи з цього, розрахунок перерізу необхідний для забезпечення безпеки та надійності проведення, а також грамотного розподілу фінансів.

Так, при виборі перерізу дроту обов'язково врахувати кілька факторів:

• Матеріал виготовлення провідника.
• Напруга лінії (може бути однофазною або трифазною).
• Місце укладання кабелю.
• Потужність (вимірюється у кВт) або струм навантаження (А).

По ПУЭ підбирається і струм вступного автомата, і навіть перетин дроти, яким електриці підводиться струм з лінії. За правилами, він повинен бути на щабель вище, ніж автомат. Тобто якщо номінальний струм обладнання 25 А, то застосовується жила, розрахована на 35 А (це зазвичай 4-5 мм).

Що буде, якщо неправильно розрахувати переріз

Без розрахунку перерізу провідника можна зіткнутися з однією із двох ситуацій:

1. Занадто сильний перегрів проводки. Виникає при недостатньому діаметрі провідника. Створює сприятливі умови для самозаймання та коротких замикань.
2. Невиправдані витрати на проведення. Таке відбувається у ситуаціях, коли було обрано провідники надлишкового діаметра. Звичайно, небезпеки тут немає, але кабель більшого перерізу коштує дорожче і не так зручний у роботі.

Щоб вибрати переріз кабелю, проводу або кабеля за допустимим тривалим струмом звернемося до ПУЕ (правила улаштування електроустановок). Глава 1.3 ПУЕ присвячена вибору провідників за нагріванням, економічною щільністю струму і за умовами корони. Повний текст глави наводити не будемо, а наведемо таблиці допустимих тривалих струмів для проводів, шнурів і кабелів з гумовою або пластмасовою ізоляцією (найбільш широко поширені марки, такі як ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ, АВВГ та ін.).

Нагадаємо, що при спрощених розрахунках (прокладка кабелю вдома) струм навантаження:

Iн = сумарна потужність приладів (кВт) / 220 В

Наприклад, при сумарній потужності приладів 2,2 кВт, Iн = 2,2 кВт / 220 В = 10 А

Примітка. Дана стаття не є прямим керівництвом щодо вибору кабелів, проводів або шнурів, а лише наводить довідкові дані для спрощених попередніх розрахунків. Для вибору кабелів, проводів або шнурів рекомендуємо проконсультуватися з технічним фахівцем.

При розрахунках не завжди можна керуватися показниками споживаної потужності. В окремих випадках зазначено лише значення струму. Як найпростіше вибрати кабель з мідними жилами для роботи? Потрібно показник струму в Амперах розділити 10, а отримане значення округлити у більшу сторону. Тоді можна обійтися без таблиць. Якщо сила струму становить від 40 до 80 А, ділити слід вже на 8.

Щоб вибрати перетин дроту з алюмінієвими жилами, потрібно ділити на 6, так як провідність цього матеріалу нижче, ніж у міді. Якщо замість мідного дроту перерізом 2 мм застосовують алюміній, потрібно варіант на 3 мм.

Розрахунок за довжиною та потужністю

Чим більша довжина кабелю, тим вищі показники втрати напруги. Але це має значення лише значних відстаней. При прокладанні мереж великої довжини те, хто здійснює розрахунки, повинен врахувати такі критерії:

• Чим більша довжина, тим вищі втрати.
• Поперечний переріз у квадратних міліметрах. Чим воно більше, тим менше втрати, це в основному і залежить показник.
• Довідкове значення питомого опору матеріалу. Відображає показники зразка діаметром 1 мм завдовжки 1 м.

Формула розрахунку виглядає як добуток струму та опору. Підсумковий результат не повинен перевищувати 5%. Якщо показник вищий, необхідно використовувати кабель більшого перерізу. Формули розрахунку немає, там використовується цілий алгоритм, тому найпростіше знайти онлайн-калькулятор або готові таблиці.

Мідь чи алюміній — яка електропроводка краще?

Багато хто пам'ятає що за радянських часів у всіх будовах застосовували алюмінієву проводку. З яких міркувань ухвалювали рішення, незрозуміло. Дефіциту в міді на той час не спостерігалося, а різниця у вартості була незначною. Це було зроблено з метою уніфікації.

Особливості алюмінію такі:

1. Невисока ціна, що важливо при великій довжині та великому перерізі проводки.
2. Невелика вага.
3. Довгий термін служби завдяки сучасним ізоляційним матеріалам.
4. Стійкість до окиснення при підвищеній вологості.
5. Кабель не дуже гнучкий та пластичний. Якщо його перегнути кілька разів, він легко ламається. Саме тому часто укладають чотири одножильні елементи замість одного, щоб при пошкодженні було простіше проводити ремонтні роботи.
6. Зробити надійне скручування алюмінію при підключенні неможливо. Тому з'єднання з часом неминуче починає окислюватися.
7. Вибираючи цей варіант, варто приділити увагу допустимому показнику потужності, віддаючи перевагу кабелю із запасом по перерізу в 1-2 кв. мм.

При великій кількості електроприладів, що підключаються, і перепадах енергоспоживання при підборі краще віддати перевагу міді.

Мідь має ряд особливостей:

1. Електропровідність набагато вище, ніж в алюмінію. Можна придбати кабель з меншим перетином.
2. Пластичність проводки, особливо багатожильних варіантів. Їх можна перегинати багато разів без шкоди цілісності провідника.
3. Міцність елементів та стійкість до деформацій. Мідь за своїми фізичними характеристиками перевершує алюміній.
4. Термін служби мідних елементів більший, що дозволяє заощадити на модернізації та заміні.
5. За рахунок гнучкості мідь набагато простіше прокладати. Навіть якщо проводка періодично рухатиметься, нічого страшного не станеться.
6. Поєднувати мідь також набагато простіше. Елементи можна спаювати, а якщо застосовується багатожильний варіант, зробити щільне скручування нескладно.