Как выбрать сечение кабеля — советы проектировщика

Как выбрать сечение кабеля — советы проектировщика

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой кабель необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов.

Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 – 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 – 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%.

Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице 1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное – за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза – ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при расчете линии на ток короткого замыкания берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза – ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза-ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза — ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВА и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 – 250 кВА, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 – 100 кВА, имеющие выходное сопротивление 0,65 – 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 – 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза – ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль «Вектор»

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 – коэффициент запаса.

Следовательно, сопротивление цепи фаза – ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 – не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом – Rтп – Rпк = 1,19 – 0,1 – 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину – 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 – 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 – 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.

Таблица выбора сечения кабеля

В данной статье представлен универсальный алгоритм выбора необходимого сечения кабеля и провода .

сечение кабеля кв.мм

Выбор кабеля по мощности электростанции (дизель-генератора)

Мощность ДГУ,
(кВА/кВт)

Сечение провода S1, (мм 2 )

Сечение провода S2, (мм 2 )

Размеры приведены для: длина кабелей 10м, температура окружающей среды 40˚С, выходное напряжение 380В (3ф.)

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы

Ток, А, для проводов, проложенных

Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами.

Сечение токоведущей жилы

Ток, А, для шнуров проводов и кабелей

Аbb — переключатели автоматические предлагает наша компания

Вашему вниманию представлен широкий выбор электротехнического оборудования от известных мировых производителей — abb и legrand, а также bticino, Gira Giersiepen GmbH & Co и многие другие бренды представлены в нашем каталоге.

bticino — продукцию ведущего итальянского производителя приобретайте у нас

Итальянская компания bticino занимает особое место в истории электротехнического оборудования для домашнего использования. Свой вклад в историю развития отрасли компания внесла не только благодаря высокому качеству производимой продукции, но и благодаря революционно новому подходу к электротехническому бытовому оборудованию.

gira — розетки и другое электротехническое оборудование немецкого производителя приобретайте у нас

Немецкая компания gira готова предложить своим покупателям широкий ассортимент электротехнического оборудования бытового назначения. История компании gira началась еще в 1905 году, когда двое братьев открыли небольшой завод и получили патент на собственное революционное изобретение — тумблерный выключатель.

legrand и другие известные бренды — электротехническое оборудование приобретайте у нас

Электротехническое оборудование legrand пользуется большим спросом во всем мире. На сегодняшний день, legrand объединил в себе ведущие европейские бренды и предлагает самый широкий спектр электротехнической продукции, способной удовлетворить любые потребительские запросы, которая широко используется для оснащения помещений, как бытового, так и промышленного сектора.

галогенные лампы и люминесцентные — осветительные приборы покупайте у нас

На сегодняшний день, галогенные лампы широко применяются не только как необходимый функциональный предмет, но и в качестве украшения интерьера. Мягкий приятный свет, который они излучают позволяют добиваться неповторимого эффекта при художественном оформлении помещений.

Люминесцентные лампы для бытового и коммерческого использования приобретайте у нас

Сегодня, люминесцентные лампы получили широкое распространение не только в бытовом освещении, но и в различных коммерческих отраслях.

Газоразрядная натриевая лампа и другое осветительное оборудование в каталоге нашей компании

Газоразрядная натриевая лампа — осветительный прибор, в основе работы которого — пары натрия. Благодаря своим функциональным особенностям, лампа отличается некорректной цветопередачей, излучая яркий желтый свет, что делает ее непригодной для использования в жилых или рабочих помещениях. Несмотря на это, натриевая лампа получила широкое распространение в архитектуре.

Светильники оптом и в розницу Вы можете приобрести в нашей компании

Разнообразные светильники любой конструкции, формы и цвета Вы можете приобрести в нашей компании. Мы представляем Вашему вниманию широкий выбор электротехнического оборудования производства известных европейских производителей по самым привлекательным ценам.

Светодиоды и осветительное оборудование для любых объектов покупайте у нас

Светодиоды и прочее световое оборудование Вы можете приобрести в нашей компании. Мы представляем Вашему вниманию широкий выбор осветительного и электротехнического оборудования от ведущих мировых производителей. В нашем каталоге Вы найдете продукцию таких компаний, как legrand, Аbb, Gira и др.

Энергосберегающие лампы для осветительных систем в каталоге нашей компании

В последнее время, энергосберегающие лампы в нашей стране пользуются все большей популярностью. Это связано с активным ростом тенденции энергосбережения, которая распространилась не только по Европе, но и по всему миру, медленно но, но верно захватывая и Россию.

Таблица мощности кабеля.

Таблица мощности кабеля требуется чтобы правильно произвести расчет сечения кабеля, если мощность оборудования большая, а сечение кабеля маленькое, то будет происходить его нагревание, что приведет к разрушению изоляции и потере его свойств.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Для передачи и распределения электрического тока основным средством являются кабели, они обеспечивают нормальную работу всего, что связано с электрическим током и насколько качественной будет эта работа, зависит от правильного выбора сечения кабеля по мощности. Удобная таблица поможет сделать необходимый подбор:

Сечение токо-
проводящих
жил. мм

Медные жилы проводов и кабелей

Напряжение 220В

Напряжение 380В

Ток. А

Мощность. кВТ

Ток. А

Мощность кВТ

Сечение

Tоко-
проводящих
жил. мм

Алюминиевых жилы проводов и кабелей

Напряжение 220В

Напряжение 380В

Ток. А

Мощность. кВТ

Ток. А

Мощность кВТ

Но чтобы пользоваться таблицей, необходимо рассчитать общую потребляемую мощность приборов и оборудования, которые используются в доме, квартире или другом месте, куда будет проведен кабель.

Пример расчета мощности.

Допустим, выполняется в доме монтаж закрытой электропроводки кабелем ВВ. На лист бумаги необходимо переписать список используемого оборудования.

Но как теперь узнать мощность? Найти ее можно на самом оборудовании, где обычно есть бирка с записанными основными характеристиками.

Измеряется мощность в Ваттах (Вт, W) либо Киловаттах (кВт, KW). Теперь нужно записать данные, а затем их сложить.

Полученное число составляет, например, 20 000 Вт, это будет 20 кВт. Эта цифра показывает, сколько все электроприемники вместе потребляют энергии. Далее следует обдумать, какое количество приборов в течении длительного периода времени будет использоваться одновременно. Допустим получилось 80 %, в таком случае, коэффициент одновременности будет равен 0,8. Производим по мощности расчет сечения кабеля:

Кабель под ток 250 а

Материал, из которого изготовлен кабель

Зачастую, в кабелях используются медные и алюминиевые проводники. Медные — более гибки, позволяют свободно менять направление укладки кабеля в местах, где это необходимо, а алюминиевые- одножильные, поэтому используются для укладки постоянной проводки.

Количество потребителей

Необходимо четко осознавать, какова будет нагрузка на удлинитель, чтобы подобрать верное сечение кабеля и вычислить допустимый ток, который он сможет выдерживать.

Заземлитель

Важно также наличие заземляющего контакта, нормального соединителя между корпусом и кабелем, которое позволит избежать короткого замыкания, возникновения опасности поражения электрическим током и прочих травмоопасных ситуаций. Наличие заземлителя позволит подключать евророзетки без использования опасных переходников, которые запрещены во многих странах из-за высокой пожароопасности.

Длина и толщина кабеля

Чтобы избежать серьезных потерь, необходимо подбирать кабель средней длины 5-7 метров, что является оптимальным показателем. При этом мощность нагрузки не должна превышать 3 кВт, иначе может возникнуть возгорание. Толщина кабеля должна быть не менее5 мм. Это позволит подключать к нему множество приборов без потерь напряжения. Хороший кабель должен иметь защиту от деформаций и перекручиваний, что позволит устранить возможность появления коротких замыканий. Естественно, если необходимо передать ток на дальнее расстояние, то понадобится удлинитель с большой длиной и площадью сечения.

Количество слоев изоляции в кабеле

Кабели могут быть однослойными и двухслойными. Провода с однослойной изоляцией подходят для обычного пользования в местах с невысокой температурой, средней влажностью. Двухслойные кабеля могут использоваться в местах с повышенной влажностью, повышенной и пониженной температурой, под землей, на улице и т..д.

Количество розеток

Стоит учитывать количество розеток, которое необходимо для подключения электроприборов. Зачастую самым оптимальным вариантом при выборе удлинителя, является корпус с 3-7 розетками. Выбор зависит лишь от потребностей, т.е. чем больше розеток будет в корпусе удлинителя, тем больше приборов вы сможете к нему подключить.

Наличие автоматического выключателя

Такая функция особенно актуальна для сетей с перепадами напряжения. Также автоматический выключатель позволяет избежать перегрузок, когда к одному удлинителю одновременно подключено несколько мощных приборов.

Дополнительное оснащение

Часто удлинители комплектуются индикаторной лампочкой, которая позволяет видеть, в каком состоянии находится прибор — включенном или выключенном.

Правила безопасности

Не пытайтесь менять или совершенствовать конструкцию удлинителя. Такое вмешательство может привести лишь к негативным последствиям — нарушению целостности проводки, самовозгораниям, электротравмам.

Предположим, в технических данных производитель указал максимальный ток через провод 16 ампер при напряжении сети 250 вольт. Умножаем 16 ампер на 250 вольт и получаем 4000 ватт – неплохой результат. Но поскольку в нашей сети все же не 250, а 220 вольт, то умножим 16 ампер на эту величину. В результате умножения получаем 3520 ватт. Согласитесь, 480 ватт мы потеряли, а это 13,5% мощности.

Не мало важное значение имеет для каких электроприборов Вы собираетесь его использовать, т.е. необходимо учитывать их мощность и мощность провода и вилки удлинителя, а также необходимость заземления. Удлинитель лучше покупать "круглый", т.е. наматывающийся на барабан, чтобы избежать в дальнейшем разломов провода. И, конечно, если возможно под цвет. гармонирующий с цветовой гаммой помещения, в котором он будет использоваться. Количество гнезд-розеток зависит от того, для какого количества электроприборов одновременно Вы собираетесь использовать выбранный Вами удлинитель.