Сечение силовых кабелей

Сечение силовых кабелей

Внутри силового провода проходит токопроводящая жила. Именно по ней под слоем изоляции и проходит электрический ток, запитывающий стационарную или мобильную установку. Сечение токопроводящей жилы является диаметр этого внутреннего стержня.

Провод – одножильное изделие, тогда как в кабеле может содержаться до 5 жил. Если мы говорим о сечении кабеля, речь идет о сумме сечений всех его токопроводящих жил. Разберемся ниже, на что влияет сечение и как не допустить ошибок при его расчете.

Стандарты сечений силового кабеля

В Российской Федерации и европейских странах действуют одинаковые стандарты. В России требования, предъявляемые к сечению силовых кабелей, закреплены в «Правилах устройства электроустановок».

Сечение кабелей стандартизировано. Выглядит это следующим образом: 0,5; 0,75 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000; 1200; 1600 кв. мм. Для провода с токопроводящей жилой из алюминия шаг начинается с 2,5 мм 2 – такой показатель установлен из-за мягкости металла, провод меньшего диаметра при изгибе будет просто ломаться.

Основные критерии выбора сечения силового кабеля

Главным при выборе является учет суммарной величины потребляемого нагрузкой тока. То есть для определения необходимого сечения кабеля требуется посчитать мощность всех используемых электроприборов и сложить ее.

Согласно ПУЭ п. 7.1.34 в капитальных строениях требуется использовать силовые кабели с медными жилами.

Сечение кабеля подбирается, исходя из нагрузки групповой линии. Определить ее достаточно просто – необходимо суммировать мощность всех потребителей в группе. Для этого суммируются мощности потребителей розеток или элементов освещения (в сетях бытового использования). Для подсчета сечения действуют несколько правил:

· Создается запас мощности. То есть суммарная предполагаемая нагрузка на электросеть умножается на 1,5-2.

· Для подбора сечения роль играет и предельная температура нагрева. Электрический ток, проходя через провод, нагревает его, для наиболее распространенных марок проводов температура нагрева не должна превышать 75 С. Если предельная предполагаемая мощность не превышает 15 кВт, можно использовать медный кабель сечением 6 мм 2 , алюминиевый – 10 мм 2 . Мощность нагрузки возрастает в два раза – сечение увеличивают в три.

· Если кабель прокладывается скрыто, предполагаемое сечение необходимо увеличить в полтора раза. Это требование действует к однофазной линии. Оно связано с тем, что в закрытом пространстве температура нагрева повышается, важно не допустить перегрева и разрушения изоляции.

На рынке представлен широкий ассортимент кабельной продукции, но строгим требованиям электрической и пожарной безопасности соответствуют избранные марки. В это число входит медный силовой кабель сечением от 0,5 мм 2 . Он выпускается в негорючем исполнении, о чем говорит маркировка «НГ». Именно такой кабель допустим для монтажа внутренних электросетей в капитальных строениях. Если кабель прокладывается за подвесным потолком или внутри межкомнатной перегородке, он должен быть помечен маркировкой «LS», что означает пониженное выделение дыма при горении.

Домашняя электропроводка

Стандартно для энергопотребления в квартире используется силовой кабель сечением 4 мм 2 с токопроводящей жилой из меди. Он предназначен для работы при длительной нагрузке 25 А и мощности до 6 кВт. Мощность прописывается как показатель общего расчета всех источников энергопотребления.

Для цепей освещения в квартире предназначены алюминиевые провода 2,5 мм 2 или медные – 1-1,5 мм 2 . Для подводки к отдельным розеткам электропитания также применяются провода с минимальными диаметрами.

Силовой кабель сечением до 10 мм 2 используется для запитывания мощных электроприборов, дающих значительную нагрузку на основную сеть, питания распределительных коробок с несколькими источниками энергии в одной комнате. Как правило, такой кабель используется чаще при подводке электросети к щитку. Для запитывания большинства электроприборов достаточно проводов с сечением не более 2,5 мм 2 .

Промышленные линии электропитания

Кабели небольшого сечения – до 6 мм 2 – предназначены для подключения вторичных цепей и запитывания защитных, автоматизированных, управляющих механизмов на распределительных подстанциях и электростанциях, а также производственных предприятиях.

Для управления высоковольтными переключателями применяется кабель сечением до 120 мм 2 .

На электролиниях с напряжением до 1000 В для запитывания электроприборов и оборудования монтируются кабели до 50 мм 2 . Увеличивать диаметр кабеля требуется для того, чтобы подводить их к распределительному щитку.

Кабели свыше 120 мм 2 предназначены для высоковольтных сетей.

Как правильно выбирать силовой кабель

· Кабель должен соответствовать стандартам ГОСТ – обратите внимание на этот момент. Если напряжение на цепь превышает 10 Ампер, а длина ее более 100 метров, это особенно важно. Продукция, изготовленная по ТУ, не всегда может соответствовать заявленным характеристикам.

· Увеличивайте сечение при расчете нагрузки от источника-нагревателя (электрокотла, духового шкафа, водонагревателя). Например, если для кабеля сечением 2,5 мм 2 допустима нагрузка в 20 А, выберите сечение следующего шага. Подобные приборы имеют свойство нагреваться и передавать более высокую температуру проводки, что не лучшим образом сказывается на ее изоляции.

· Если расстояние от электроприбора до щита большое, а прибор работает под индуктивной нагрузкой, также увеличивайте расчетное сечение кабеля.

· При покупке проверяйте сечение кабеля, не полагайтесь только на указанную на нем маркировку. Сделать это достаточно просто – использовать микрометр или диаметр умножить на то же число, а затем на 0,785.

Кабели и длительно допустимые токи для них

Одним из основных этапов процесса проектирования электрической проводки относится определение необходимого типа кабеля и сечения проводов. От того, насколько грамотным будет этот выбор, напрямую зависит уровень безопасности в помещении.

В своде правил устройства электроустановок или, сокращенно, ПУЭ, изложены все требования, предъявляемые к монтажу электрической части и освещения:

• всех типов строительных объектов как жилых, так и производственных;
• улиц;
• открытых пространств;
• и не менее важное, устройства освещения рекламного характера;

В списке требований уделено внимание электрооборудованию общественных мест, спортивных сооружений и комплексов.

Немного теории

До потребителя электромагнитной энергии доходит не весь ее объем – в процессе движения часть энергии расходуется на нагревание провода. Величина потерь зависит от следующих факторов:

• величины протекающего тока
• сопротивления провода

Чем больше толщина (то есть, его поперечное сечение), тем меньше величина его сопротивления и потери допустимой энергии на нагревание.

Таким образом, при движении длительно допустимого тока или, другими словами, тока большого напряжения по проводу с небольшим сечением он будет серьезно нагреваться и оказывать тепловое воздействие на изоляционный материал. Если допустимый длительный ток для кабелей постоянно будет превышать нужные показатели в несколько раз , то изоляция полностью потеряет все свои защитные свойства и придет в негодность, а в системе произойдет сбой функционирования токопроводящих жил. Иными словами, случится короткое замыкание.

Правильно составленный проект электрической проводки для длительно допустимого тока поможет сократить потери энергии на нагрев проводов. Это ощутимо поможет сэкономить немалое количество денежных средств, которые идут на оплату коммунальных платежей.

Чем провод отличается от кабеля

Довольно часто эти понятия подменяются один другим. И это неудивительно. Зачастую непрофессионалу очень трудно отличить эти два изделия, из-за из внешнего сходства. Однако провод представляет собой систему, состоящую из следующих элементов:

• одной неизолированной жилы
• одной или более жил, покрытых изоляционным материалом

Поверх всех жил исходя из условий прокладки и использования провода создается неметаллическая оболочка, оплетка посредством волокнистых материалов, обмотка или слой проволоки. Все существующие в настоящее время на рынке провода бывают двух видов – голые и изолированные.

Голые провода – элементы, токопроводящие жилы которых не обладают защитным и изолирующим покрытием. Основная область применения данных проводов – воздушные линии электропередач.

Изолированные провода представляют собой элементы с покрытыми изоляцией токопроводящими жилами. В качестве изоляционного материала в подавляющем большинстве случаев используется либо резина, либо пластмасса.

Сверху изоляции у таких проводов находится оплетка, выполненная, из хлопчатобумажного материла или же оболочка из пластмассы либо резины.

Классификация проводов

Изолированные провода, в свою очередь, можно классифицировать на две группы – защищенные и незащищенные.

Защищенные получили свое название вследствие наличия у них сверху изоляционного материала оболочки. Ее основная функция – герметизация и обеспечение надежной защиты провода от разнообразных внешних факторов. К защищенным относятся изделия с маркировкой АПРН, ПРВД и АПРФ.

Незащищенный провод с изоляцией представляет собой систему, в которой отсутствует оболочка над изоляционным материалом. Такими проводами являются элементы АПРТО, ПРД, АППВ, ППВ, АППР и др.

Кабель представляет собой одну или несколько изолированных токопроводящих жил, которые скручены между собой. Как правило, они размещаются в специальной оболочке – из резины, пластмассы или металла. Главное предназначение оболочки – выдерживать допустимый длительный ток для кабелей и обеспечение надежной защиты изоляционного материала токопроводящих жил от внешнего воздействия. Это могут быть солнечные лучи, влага, химические соединения и механические повреждения.

Маркировка кабелей согласно требованиям ПУЭ

Каждой кабельной линии важно присвоить свое собственное название и номер. Если система содержит несколько элементов, то все из них должны находиться под номером кабельной линии с добавлением одной из букв, например, А или Б.

При открытой прокладке кабели и кабельные муфты требуется оснастить бирками с информацией о марке кабеля, уровне его напряжения, сечения и присвоенного номера.

Определение необходимой мощности, тока и сечения проводов и кабелей

Для установления требуемой величины сечения кабелей и проводов применяется такой показатель, как предельно допустимая величина потребляемого тока. При расчете необходимо учитывать то, что он зависит от общей мощности всех потребителей системы. Она, в свою очередь, определяется сложением электроэнергии, которую потребляет каждый элемент группы.

Определить допустимый длительный ток для кабелей и его значение можно без труда. Для этого разработана специальная формула: I=P/220. Сведения о мощности допустимой длительности тока можно найти в техническом паспорте изделия.

После того как будут проведены все расчеты и получена информация о суммарном токе всех потребителей электрической энергии, приступайте к расчету сечение кабеля. При этом необходимо учитывать показатель предельно допустимой токовой нагрузки:

1. Для элементов из меди – 10 ампер на один квадратный миллиметр.
2. Для элементов из алюминия – 8 ампер на один квадратный миллиметр.

Если планируется выполнение скрытой силовой проводки (например, в трубе или стене), то вышеуказанные значения необходимо скорректировать в сторону уменьшения путем умножения на поправочный коэффициент – 0,8.

При проведении подобной работы необходимо помнить, что оптимальное сечение кабеля – не менее 4 квадратных миллиметров. Именно эта величина является достаточной для обеспечения должного уровня механической прочности. Перечисленные выше значения запоминаются без труда и помогают использовать кабели с высокой точностью.

Основные правила монтажа

Говоря о правилах монтажа электрооборудования и различных осветительных приборов, следуйте советам и специалистов. Ниже приведены рекомендации по установке проводов и кабелей питания для 12-вольтного электронного оборудования (видеокамеры, датчики и другие электронные приборы):

1. Предельно допустимое падение длительного допустимого тока, или другими словами, напряжения на любом из участков системы от блока питания до каждого элемента не должно составляет 1В.
2. Если блок питания требуется подключить непосредственно к клеммам устройств, то лучше всего использовать провод, сечение которого не превышает отметки в 1,5 миллиметра.
3. Если элементы размещены по длине провода равномерно, то величина его сечения может быть снижена в 2 раза.
4. Если монтаж цепей питания предполагает использование провода с сечением, превышающим отметку в 1,5 квадратных миллиметров, то во избежание длительного перенапряжения необходимо равномерно распределить общую нагрузку. Выполнять данную работу требуется таким образом, чтобы имелась возможность к любой из групп системы подвести питание посредством отдельного луча. Величина сечения провода не должна быть больше 1,5 квадратных миллиметров.

Правильное определение сечения проводов складывается из нескольких показателей. Дело в том что все зависит от того какой именно источник тока планируется использовать в качестве питания сети. Это может быть и электронный, и индукционный. Оптимальная длина проводки электроблоков вторичной цепи ни в коем случае не должна быть более 2 метров. Однако бывают исключения в случаях с трансформаторами большей мощностью допустимого тока. Длина составит 3 метра. В таком случае нужно обратиться к документации для трансформатора.

Основные ПУЭ

Главными правилами ПУЭ, которые требуется соблюдать для обеспечения длительной безопасности при работе с электроустановками любого типа, являются:

1. Соблюдение определенного расстояния до опасных элементов.
2. Использование блокировочных и ограждающих устройств в целях предотвращения возникновения ошибок в процессе работы и доступа к элементам под высоким напряжением.
3. Применение сигнализационных устройств, специальных надписей и плакатов.
4. Установка устройств, которые обладают способностью уменьшать уровень допустимого электрического и магнитного напряжения до безопасных значений.
5. Применение средств защиты от электрического и магнитного воздействия при превышении безопасных величин длительно допустимого тока.

В заключение нужно еще раз отметить, что допустимый длительный ток для кабелей, это величина, напрямую зависящая от исходного материала, из которого выполнен кабель или провод, а также от условий окружающей среды. Категорически запрещено длительное воздействие высоких температур, химических соединений. А также нужно учитывать температуру воздуха и избегать механических повреждений.

И помните, лучше всего обратиться за помощью к высококвалифицированному специалисту, который составит грамотный проект будущей проводки в здании любого типа допустимый по всем показателям ПУЭ.

Токовая нагрузка по сечению кабеля

При проектировании электротехнических сетей или подобных им систем особое внимание уделяется правильности выбора кабеля, которая традиционно оценивается по типоразмеру входящих в его состав проводов. Грамотный подход к этому выбору предполагает необходимость учета допустимой величины токовой нагрузки в данной цепи (иначе – потребляемой или рассеиваемой в ней мощности), которая напрямую зависит от выбранного провода. Для выражения этой зависимости используется классическая таблица токов, приведенная на размещенном ниже рисунке. В ней указываются вид и сечения жил одножильного или многожильного кабеля и значения максимального тока, который они способны пропускать через себя без перегрева и угрозы последующего разрушения.

В этом случае специалисты говорят о том, какая нагрузка на кабель допускается без опасных последствий, а используемые при этом данные сводятся в таблицы токовых нагрузок к сечению медных кабелей. Для расшифровки приводимых здесь понятий далее будет рассмотрен порядок их введения и привязки к конкретным физическим величинам.

Основные понятия

Сечение провода

Потребность в правильном выборе сечения для каждого включенного в электротехническую цепь провода продиктована следующей необходимостью. Дело в том, что грамотно рассчитанная токовая нагрузка по сечению кабеля позволяет долго и без особых проблем эксплуатировать данную цепь с полной уверенностью в том, что она не откажет в самый неподходящий момент.

Под термином «сечение провода» в электротехнике понимается его поперечный типоразмер, в простейшем случае высчитываемый по классической формуле (смотрите фото ниже).

Формула для определения сечения

Входящие в эту запись величины для упрощения взяты для круглого одножильного провода. Они означают:

• d – диаметр одной жилы без изоляции, мм;
• S – площадь, измеряемая в миллиметрах квадратных.

Обратите внимание! Эта формула справедлива для выбора одножильных проводов, которые в реальных условиях эксплуатации используются крайне редко.

На практике, как правило, применяются провода из n жил, для вычисления суммарного сечения которых потребуется другая формула. Она приводится на размещенном ниже рисунке (обозначения те же).

Формула для многожильного провода

Исходя из данных таблицы нагрузок на кабель, допустимая величина тока в жиле с типоразмером один квадратный миллиметр, например, для алюминия составляет 4 Ампера, а для медного провода она будет равна 10-ти Амперам (при прокладке в трубе).

Таким образом, для тока в 10 Ампер потребуется медный провод с единичным сечением 1 кв. мм (коэффициент пересчета – 10). На основе этого соотношения строятся все приблизительные расчеты параметров токовых цепей. Далее будет рассмотрен еще один важный параметр, называемый плотностью тока (он имеет непосредственное отношение к данной теме).

Плотность тока

Этот показатель для проводника определяется предельно просто: он вычисляется как число ампер, приходящееся на единицу его сечения. При рассмотрении факторов, оказывающих влияние на плотность тока в кабеле, в первую очередь, выделяют способ прокладки проводов (открытая и скрытная). При первом варианте допускается больший по величине показатель плотности, что объясняется лучшими условиями теплообмена с окружением.

При скрытной или закрытой прокладке уложенные и замурованные в штробах провода практически лишены контакта с атмосферой, и теплоотдача у них сведена к минимуму. То же можно сказать и про кабели, размещаемые в специальных защитных коробах или кабельных каналах. При выборе параметров прокладываемых в этом случае проводов должна вноситься определенная поправка, учитывающая отсутствие рассеяния тепла в атмосферу.

Этот подход к выбору провода позволяет учесть фактор скрытности, независимо от того, какая нагрузка подключена к данной линии или сети.

Проведение качественных тепловых расчетов в бытовых условиях практически невозможно, поэтому в реальности они сводятся к выбору самого уязвимого элемента системы и вычислению общей плотности с учетом ее параметров.

К сведению. Вносимые при этом поправки справедливы лишь в том случае, если температура окружающего воздуха также учитывается в своем максимальном значении.

Во всех рассмотренных ранее таблицах показатели по току и потребляемой нагрузкой мощности указаны для нормальных комнатных температур. С другой стороны, большинство образцов современной кабельной продукции с изоляцией из ПВХ или полиэтилена допускает эксплуатацию при ее прогреве до 70-90°C.

Примеры вычисления

В качестве примера рассмотрим конкретную ситуацию для нагрузки мощностью до 4 кВт (4000 Ватт) при напряжении в сети 220 Вольт. В этом случае протекающий по ней ток равен 4000/220=18,18 Ампер, а для нормальной работы подводящего кабеля достаточно, чтобы он состоял из медного одножильного провода сечением 18,18/10=1,818 кв. мм (10 – коэффициент пересчета).

Важно! В рассмотренном примере провода будут эксплуатироваться на пределе своих возможностей, так что потребуется некоторый запас по сечению, величиной не менее 15 %.

В итоге получаем примерно 2,08 квадрата, а после выбора по специальной таблице ближайшего нормируемого значения берем провод на 2,0 кв. мм.

При желании узнать, сколько киловатт 2 и 5 квадрата сечения провода смогут обеспечить в токовой нагрузке, можно воспользоваться еще одним сводным документом, называемым специалистами «таблицей мощностей». Она, как правило, представляется в виде, совмещенном с таблицей токов (смотрите рисунок ниже).

Из нее находим, что для сечения 2,5 кв. мм допустимая мощность будет равна 4,6 кВт (при токе 21 Ампер), что очень близко к расчетным данным для 2,0 кв. мм.

Обратите внимание! Эти показатели справедливы лишь для отдельного медного проводника, независимо от других прокладываемых в металлической трубе.

В иных условиях прокладки и материалах проводов (алюминиевых, например) цифры будут другими.

Многожильный кабель

Для комбинированного кабеля, состоящего из нескольких проложенных вплотную медных жил расчет предельной нагрузки (ее токового значения) и мощности в ней будет выглядеть иначе. Это связано с тем, что при близком расположении отдельных проводников их тепловые поля перекрываются. Вследствие этого показатели предельного тока и мощности в нагрузке имеют меньшие значения (фото многожильного кабеля приводится ниже).

В качестве примера рассмотрим, кабель 3х4 квадрата сколько выдерживает киловатт. Многожильный провод, состоящий из 3-х жил сечением по 4 кв. мм каждая, согласно таблицам токов, мощностей и нагрузок способен выдерживать ток до 27 Ампер при мощности в нагрузке до 6-ти кВт.

То же самое можно сказать и о мощности кабеля в квт, выбираемой по той же таблице. Продукция этого класса, рассчитанная на значительные токи, обычно используется для подключения таких энергоемких потребителей, как:

• Силовое загородное оборудование (насосы, электродвигатели и т.п.);
• Стиральные машины и электропечи (духовки);
• Автоматические системы управления раздвижными воротами и другие механизмы.

Многожильные кабельные изделия широко применяются при прокладке электропроводки в квартирах и частных домах и рассчитываются по тем же таблицам (в общем случае это таблица нагрузок).

Длительно допустимые токи

Еще один фактор, обязательно учитываемый при выборе сечения электропровода, шины или кабельной укладки, – нагрев их за счет протекающего тока, который меняет свойства большинства проводящих материалов. Чрезмерный нагрев грозит не только постепенным разрушением изоляции, но и способствует нарушению имеющихся контактных соединений, что со временем может привести к непоправимым последствиям.

Максимальный ток, соответствующий предельной температуре нагрева проводников или контактных соединений, называется длительно допустимым. Его величина для каждой конкретной цепи определяется не только материалом провода, но и его сечением, типом изоляции, а также условиями охлаждения.

Соответствующая этому току длительно допустимая температура нагрева жил лежит в диапазоне от 50-ти до 80-ти градусов по Цельсию (конкретное ее значение зависит от типа изоляции и прикладываемого напряжения).

Дополнительная информация. Второй из этих параметров может быть взят из таблицы напряжений, которая, как правило, совмещена со всеми рассмотренными ранее табличными данными.

В заключительной части раздела отметим, что при проведении практических вычислений тепловых режимов следует пользоваться уже готовыми таблицами.

В них обычно указываются данные по длительно допустимым значениям токов, определяемым по показателю нагрева медных или алюминиевых проводников при различных условиях их прокладки (в трубах, открыто, на воздухе или в земле).

Видео

Пусковой ток греющего кабеля

Пусковой (стартовый) ток – это максимальный ток, возникающий в момент подачи питания на систему. Этот параметр необходимо учитывать при проектировании, а точнее — при расчете максимальной длины отрезков кабеля.

От чего зависит стартовый ток

• Температуры включения . Чем ниже температура окружающей среды, при которой происходит включение системы обогрева, тем выше пусковой ток и тем больше стартовая мощность.
• Длины нагревательного кабеля . Чем больше длина секции, тем больше СТ системы. Для резистивного кабеля он определяется внутренним удельным сопротивлением Ом/м нагревательной жилы и рассчитывается, и контролируется при изготовлении секции на заводе. Саморегулируемый нагревательный кабель можно условно представить как множество параллельных резистеров (сопротивлений), подключенных к одному источнику питания. Сопротивление будет уменьшаться при увеличении длины линии, и, соответственно, увеличится пусковой ток.

От чего зависит величина стартового тока

Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.

Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока.

Саморегулируемый кабель имеет достаточно большой СТ, который может увеличиваться в 1.5 -5 и более раз от своего рабочего значения. Причина — использование в конструкции проводящей матрицы с PTC-коэффициентом, меняющей свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля.

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Способы уменьшения стартового тока

Большая величина СТ является нежелательной для питающей сети, так как приходится использовать автоматы с большим номинальным током. Кроме того, подбирается силовой кабель увеличенного сечения.

Существует несколько способов снижения СТ системы:

Последовательное подключение

Последовательное подключение к питающей сети нагревательных секций , которое обеспечивается с помощью установки реле выдержки времени. Это устройство применимо в системе, состоящей из нескольких линий (нагревательных секций). Оно позволяет включать каждую линию с определенным временным интервалом (обычно около 5 минут). При данном способе подключения ток в нагревательной секции уменьшится до рабочего (номинального значения) через 5 минут после подачи питания. После этого можно осуществлять включение следующей линии. Таким образом, суммарный СТ всей системы обогрева равен:

где Iном1, Iном2… — номинальные токи нагревательных секций соответственно 1ой, 2ой и т.д.

Iпуск.n – СТ секции, которая включается в сеть последней.

Чем больше секций включается по такой схеме (т.е. чем больше ступеней включения), тем больше пусковой ток будет стремиться к номинальному току для данной системы. Так, если по такой схеме включить хотя бы 3 группы (одна группа включается напрямую, 2 другие через реле времени через 5 и 10 минут соответственно) при условии равномерного распределения мощностей по группам, то пусковой ток можно снизить почти на 50%.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Устройство плавного пуска

Устройство в течение всего времени холодного запуска системы (порядка 10-12 минут) поддерживает значение тока на уровне не выше номинального. В этом случае можно использовать силовые и дифавтоматы, рассчитанные на номинальный ток секции. Кроме того, не придется применять питающий кабель с увеличенным сечением. Принцип работы устройства подробно описан в паспорте.

Согласно максимальной стартовой мощности подбирается также силовой кабель подходящего сечения.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.