Ivalt.ru

И-Вольт
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зависимость тока предохранителя от сечения кабеля

ВЫБОР ПЛАВКИХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ, АВТОМАТОВ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ

При коротком замыкании или значительной перегрузке электрическая проводка должна быть автоматически отключена, в противном случае может воспламениться изоляция проводов, что приведет к пожару. Для автоматического отключения проводки при превышении установленных значений силы тока предназначены аппараты защиты. В сельском хозяйстве для этой цели часто применяют плавкие предохранители, устройство которых чрезвычайно просто (см. гл. 9). В фарфоровом корпусе помещены проводники небольшого сечения — плавкие вставки, включаемые последовательно в каждый фазный провод линии. Если ток линии возрастает сверх допустимого, то плавкая вставка перегорит, отключив цепь раньше, чем температура защищаемых ею проводов станет недопустимо высокой.

В сельских сетях низкого напряжения для внутренней установки применяют предохранители двух типов: пробочные и трубчатые. Их номинальные токи в амперах нормированы по следующей шкале: 4, 6, 15, 20, 25, 35, 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300.

Предохранители устанавливают во всех местах, где сечение проводника по направлению к местам потребления энергии уменьшается, а также на вводах в здания и головных участках сети. Чтобы при аварии перегорел только ближайший к месту повреждения предохранитель, номинальный ток плавкой вставки каждого последующего от источника питания предохранителя должен быть по крайней мере на одну ступень меньше, чем предыдущего.

Плавкий предохранитель обычного типа представляет собой весьма несовершенный аппарат. Продолжительность перегорания его плавкой вставки зависит от тока перегрузки. При токах, в 2,5 раза превышающих номинальный, новая плавкая вставка перегорает сравнительно быстро (через 8. 10 с). Токи, большие номинального в 1,5 раза, вставка выдерживает не менее 1 ч, а в 1,2. 1,3 раза — неопределенно продолжительное время. Уменьшить эти величины и выполнить новую плавкую вставку так, чтобы она перегорела при меньших перегрузках, нельзя. Дело в том, что со временем плавкая вставка окисляется, стареет и перегорает при токах, меньших, чем новая, и может перегореть при номинальном токе или даже при значениях тока, меньших номинального.

Пусковой ток короткозамкнутых асинхронных двигателей, применяющихся для привода сельскохозяйственных потребителей, в 5. 7 раз превышает номинальный. Продолжительность пуска таких двигателей достигает 5. 10 с и более. Если выбрать плавкую вставку по номинальному току двигателя, то при пуске она мгновенно перегорит. Поэтому приходится превышать номинальный ток плавкой вставки, что приводит к увеличению сечения соответствующих ей проводов.

При защите проводов и кабелей плавкими предохранителями (кроме кабелей, проложенных в земле) расчет электрической сети начинают с выбора плавкой вставки. Ее выбирают по следующим правилам.

Для предохранителей обычного типа, защищающих ответвления к короткозамкнутым асинхронным двигателям с нормальными условиями работы (редкие пуски, продолжительность разбега 5. 10с), а = 2,5.
При защите двигателей с тяжелыми условиями работы (частые пуски, продолжительность разбега до 40 с) а = 1,6. 2,0.

Максимальный ток в цепи с одним двигателем равен его пусковому току. В каталогах обычно приводят кратность пускового тока двигателя к. Тогда максимальный ток в цепи

Очевидно, что для потребителей с небольшими пусковыми токами (асинхронные двигатели с фазным ротором) почти всегда большее значение тока плавкой вставки можно получить по правилу 1 из выражения (5.25).

Для потребителей, пусковой ток которых практически равен рабочему (осветительные установки, тепловые потребители), ток плавкой вставки, определенный по правилу 1, также всегда больше тока, найденного по правилу 2.

Определив номинальный ток плавкой вставки, выбирают соответствующее ему сечение провода в зависимости от того, будет он защищен плавкой вставкой только от коротких замыканий или также и от перегрузок. По правилам устройства электроустановок от перегрузок нужно защищать осветительные сети в жилых и общественных зданиях, торговых и служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, а также в пожаро- и взрывоопасных зонах. Сети любого назначения, выполненные проводами с горючей оболочкой, при открытой прокладке необходимо также защищать от перегрузок. Это относится к сетям любого типа во взрывоопасных помещениях. В перечисленных случаях необходимо выбрать такое сечение, чтобы было соблюдено следующее соотношение:

Выбрав сечение провода, его также проверяют по формуле (5.31).

Расчет сечения кабеля по мощности

Чтобы правильно смонтировать электропроводку в жилом помещении, необходимо грамотно рассчитать сечения кабеля. Если провод будет слишком толстый, получится пустая трата денег. Слишком тонкий проводник быстро перегреется, оплавится, что приведёт к возгоранию и пожару.

  1. Общая информация о кабеле
  2. Материалы изготовления проводников
  3. Расчет сечения провода по диаметру
  4. Выбор сечения кабеля
  5. По мощности
  6. По силе тока
  7. По длине и мощности
  8. Практические рекомендации

Общая информация о кабеле

Протекая по проводам, ток способствует их нагреванию. Чем выше его сила, тем быстрее происходит нагрев. Основной показатель, по которому проводят расчет – максимальная токовая нагрузка. Это величина, показывающая, сколько кабель может выдержать нагрузки тока в течение длительного периода времени.

Найдя показатель номинальной силы тока, можно рассчитать мощность для однофазной сети, учитывая суммарную мощность для всех приборов, напряжение, коэффициент одновременности и переменную для электроприборов.

Если неправильно посчитать сечение провода, проводка будет перегреваться.

Причины перегрева кабеля:

  • Недостаточная площадь сечения. Чем толще жилы кабеля, тем больше тока он передает, не нагреваясь. На кабельных изделиях значения указываются в маркировке.
  • Тип кабеля. Провод бывает одножильным (одна жила состоит из одного стержня) и многожильным. Второй вариант гибче, но значительно уступает по максимальной нагрузке.
  • Способ укладки проводника. Если кабель плотно уложен, он будет греться значительно быстрее.

Ещё один фактор – материал, из которого выполнен кабель и качество изоляции.

Материалы изготовления проводников

Для изготовления изолированных проводников используют алюминий и медь. Медные жилы обладают меньшим сопротивлением и меньше греются, поэтому считаются лучше, чем алюминиевые.

Провода изолируют поливинилхлоридом (ПВХ), резиной и иногда — фторопластами. Чем выше качество изолирующих материалов, тем больше устойчивость к возгоранию у провода.

В капитальных строениях с прокладкой внутренних силовых сетей используют исключительно медные проводники.

Расчет сечения провода по диаметру

Зачастую подобные расчеты выполняют без изоляции с помощью штангенциркуля. Узнав диаметр жилы, проводится расчет сечения кабеля по формуле: Sкр=3,14*Д²/4, где Sкр – это площадь сечения, а Д – диаметр круга.

Если штангенциркуля нет, одну из жил очищают от изоляции и наматывают на карандаш. Ширину намотки измеряют линейкой и делят на количество витков (чем больше сделать витков, тем точнее получится замер).

Для вычислений сечения по диаметру гибкого многожильного провода сначала узнают диаметр одной жилы витками или штангенциркулем. После применяют стандартную формулу, а затем умножают полученное значение на количество витков.

Выбор сечения кабеля

Прокладывая электрический кабель, необходимо знать, какой именно провод нужно использовать для питания одного или нескольких электроприборов. Выбор основывают на потребляемой мощности, силе тока и нагрузке. При этом обязательно учитывают способ укладки проводниковых элементов и длину самого провода.

По мощности

При расчете сечения кабеля ориентируются на мощность нагрузки. У каждого бытового прибора имеется паспорт с указанием основных технических характеристик. Эти же сведения есть на табличке, расположенной на корпусе изделия. Помимо страны изготовителя и заводского номера там прописана потребляемая мощность (W) и потребляемый ток (А).

При выборе кабеля учитывают все возможные нагрузки в ваттах либо киловаттах. Узнав необходимую величину, используют специальную таблицу с сечением кабеля, диаметром проводника и силой тока медного и алюминиевого провода.

Сначала выбирают соответствующий столбец с указанным напряжением и цифру, соответствующую мощности потребления. Далее смотрят на параметры сечения провода, которое можно использовать.

По силе тока

Специалисты производят расчёты диаметра кабеля по потребляемому току. Для этого выписывают и суммируют все показатели: длину, температуру, удельное сопротивление, ширину провода. Сечение подбирают по этой же таблице, однако ищут столбец с током. Для надежности желательно выбирать большее значение. Как только проводник начинает нагреваться, сила тока стремительно снижается.

По длине и мощности

В среднестатистических квартирах длина проводниковых элементов позволяет не брать ее во внимание при расчете сечения. Однако при необходимости подключения частного дома к ближайшему столбу данные параметры обязательно учитываются. Если токи потребления очень большие, длинный провод может негативно влиять на электропередачу. Чем больше его длина, тем больше будет падать напряжение. Чтобы избежать этого, сечение провода определяется с учётом таблицы. В ней необходимые параметры рассчитываются в зависимости от расстояния до точки питания.

Прокладывая длинные линии обязательно учитывают естественное падение собственного напряжения, связанное:

  • с длиной, измеряемой в метрах;
  • с поперечным сечением;
  • с сопротивлением материалов, из которых изготовлен проводник.

Сила тока умноженная на сопротивление частично отражает падение напряжения. Данный показатель не должен превышать 5%. Если цифра больше, используется кабель с большим сечением.

Практические рекомендации

В зависимости от способа размещения проводка бывает открытого и закрытого типа. В квартирах всегда используют закрытую. В стенах и потолках проделывают специальные выемки/углубления, по которым и размещают проводниковые элементы. Планировка создается заранее, так как при наращивании проводки или монтаже придётся устранять отделку стен. Чаще всего монтаж выполняют медными плоскими проводами.

Если прокладка открытого типа, провода тянут вдоль поверхности. При этом используют гибкие круглые проводники. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить через специальную гофрированную трубку.

При подключении мощных приборов рекомендуют применять отдельные кабели с автоматами включения. Так легче подобрать провода и соблюсти правила безопасности. При этом такой вариант считается практичным. В случае аварийной ситуации не придётся обесточивать всё жилое помещение.

Читать еще:  Выключатель света урал 4320

Также специалисты советуют выбирать кабель по большему значению. Он без проблем сможет выдержать постоянные нагрузки, что позволит избежать перегрева и воспламенения проводки. Выбор проводниковой продукции с запасом – это ещё одна возможность подключить к линии дополнительный электроприбор.

Выбор медной проволоки под предохранитель (калькулятор)

Бац, бух и хорошо, что не пожар… Выясняет, что всего лишь сгорел предохранитель. Здесь же можно взять, да и не мучиться,- впаять что-то серьезное, то есть провод потолще. Однако сами понимаете, что позже, вместо вот этого провода – предохранителя, теперь может сгореть нечто более существенное. Тогда ремонт не обойдется так легко. Вначале придется искать серьезную поломку, а затем еще покупать более дорогостоящую деталь и менять ее. Поэтому есть все же смысл подобрать медную проволоку такого диаметра, чтобы она заменила сгоревший предохранитель. То есть необходимо понять, какая существует зависимость между диаметром, сечением медного провода и максимальным током, когда он перегорает. Здесь важно заметить, что это не номинальный ток, а именно максимальный! Ведь при этом токе предохранитель должен срабатывать, то есть перегорать, а не работать без проблем. О подборе медного провода для проводки писал уже в другой статье, в этой же статье именно о критическом токе, когда проволока будет перегорать и работать как предохранитель.

tihon635 › Blog › Питалово системы (Подбор сечения кабеля и предохранителя)

Подбор сечения силового кабеля.
Работу электрической схемы постоянного тока можно легко объяснить, применяя аналогию движения электронов по проводнику движению воды по трубопроводу. Электрическая цепь ведет себя аналогично гидравлической системе подачи воды под давлением. Электрический провод, по которому движутся электроны — это труба, по которой течет вода. Аккумуляторная батарея аналогична водонапорной башне (или насосу), которая создает давление в системе. Разность давления воды между начальной точкой трубы, где установлен насос и ее конечной точкой заставляет течь воду по трубопроводу. Точно так же, разность потенциалов (напряжение) на концах проводника обеспечивает движение электронов по проводу. Количество воды, протекающее за определенный промежуток времени через сечение трубы называют расходом воды в трубе (литр/сек). Аналогично расходу воды, сила тока в проводнике определяется как количество электрического заряда, переносимого за определенный промежуток времени через сечение провода. Если сила тока со временем не меняется, то такой ток называют постоянным. Прение, возникающее в процессе движения электронов о кристаллическую решетку проводника принято называть сопротивлением проводника. Сопротивление измеряется в Омах. По закону Ома для участка цепи сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.

1 Ом = 1 Вольт /1 Ампер

Сопротивление проводника вызывает его нагрев. Поэтому правильный выбор сечения кабеля является очень важной задачей. Чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление, и тем больший ток он сможет пропустить. Следует помнить, что с увеличением длины проводника сопротивление растет.

Автомобильные аудиосистемы потребляют большой ток, особенно если устанавливается несколько усилителей мощности. Напряжение в энергосистеме автомобиля постоянно и равно 12В, поэтому для обеспечения высокой мощности аудиосистема вынуждена потреблять большое количество тока. Усилитель является самым энергопотребляющим компонентом в звуковых системах. Поэтому для расчета сечения силового кабеля нам прежде всего необходимо будет определить максимальную мощность усилителя. Для начала надо в спецификации к усилителю прочитать его среднюю мощность при 2 Ом или 4 омной нагрузке. Допустим, что мы имеем четырехканальный усилитель, RMS мощность которого равна 35 Вт на канал. Полная RMS мощность равна произведению количества каналов на мощность одного канала: 35 Вт х 4 = 140 Вт. (средняя мощность)

Зная, что средняя (RMS) мощность соответствует приблизительно 50% эффективности усилителя, то для определения максимальной мощности надо удвоить ее значение: 140 Вт х 2

280 Вт. (максимальная мощность)

Из физики известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение. Следовательно, сила тока равна: Ампер = Ватт/Вольт.

Напряжение в сети автомобиля известно и равно приблизительно 13В. Значит, ток потребляемый нашим усилителем будет равен: 280 Вт /13 В = 21.53 A

Подобные вычисления следует произвести для каждого усилителя в аудиосистеме. После необходимо определить длину силового кабеля от аккумулятора до распределительного блока, а затем от этого блока до каждого компонента системы. Зная потребляемую силу тока и длину кабеля, обращаемся к специальной таблице подбора сечения и длины кабеля и подбираем необходимый калибр кабеля. Данные в таблице учитывают тот факт, что силовой кабель, сечение которого подобрано удовлетворяет не только потреблению тока усилителем, но и рассчитано на питание остальных компонентов аудиосистемы. Сечение заземляющих кабелей должно быть такое же, как и сечение питающих проводов. Плюсовой провод и заземление желательно тянуть от аккамулятора, если это невозможно по какой-то причине, заземлять ВСЕ компоненты системы нужно в одной точке, дабы исключить разность потенциалов между компонентами. Расчет номинала предохранителя. Расстояние от плюсовой клеммы аккумулятора до потребителя в основном превышает 40 сантиметров, поэтому устанавливаем защитный предохранитель, естественно не далее 40 сантиметров от аккумуляторной клеммы, а лучше устанавливать главный предохранитель возможно ближе к плюсовой клемме аккумулятора. Его назначение, защитить питающий кабель от возгорания, например в случае аварии автомобиля (ДТП). Повреждение автомобиля может быть пустяковым, но пережатый питающий кабель приведет к короткому замыканию, возгоранию и уничтожению автомобиля. Номинал главного предохранителя определяется МАКСИМАЛЬНО возможным номиналом предохранителя для данного сечения кабеля. Например для кабеля сечением 2 GA МАКСИМАЛЬНО возможный номинал предохранителя составляет 150 Ампер. А можно поставить предохранитель номиналом, допустим 100 Ампер, 80Ампер или 50 Ампер? Да можно! Можно поставить любой предохранитель, при одном условии, что он НЕ БУДЕТ превышать номинал 150 Ампер (иначе смысл этого предохранителя пропадает). Общий максимальный ток, который может быть потреблен к примеру двумя усилителями (моноблок 80А и двухканальник 30А), составляет 110 Ампер, так что если поставить главный предохранитель номиналом 100 Ампер, существует вероятность того, что он будет перегорать на пиках максимальной громкости. Исходя из вышеизложенного, я рекомендую выбрать предохранитель номиналом 150 Ампер, в случае нештатной ситуации он сработает.

Выбираем диаметр провода предохранителя – разбираем все тонкости вопроса

Самодельный предохранитель из медной проволоки может стать отличным временным способом заменить перегоревший предохранитель. Но если вы решились на такое, то крайне важно правильно подобрать сечение того самого проводника, который вы будете использовать. Почему это важно, каковы причины перегорания предохранителей и способы временного устранения этого неудобства мы и рассмотрим в нашей статье.

Причины перегорания предохранителей

Начнем с самого важного — с причин перегорания предохранителей. Ведь просто так нечего не происходит и прежде чем ставить «жучек», необходимо определиться с причинами поломки предохранителя.

Их может быть несколько:

Выбор диаметра проволоки и ремонт предохранителя

Ну, а теперь давайте перейдет к основному вопросу нашей статьи – выбору диаметра и непосредственно ремонту. Начнем с первого.

Выбор диаметра проводника

Диаметр проводника в предохранителях четко рассчитан. Если вы выполняете замену, то должны установить проводник такого же диаметра. Иначе ваш предохранитель не будет выполнять свою функцию по защите электрической сети.

  • Сделать это можно несколькими способами. Наиболее простой взять сечение провода для предохранителя, и таблица стандартных значений позволит осуществить вам выбор. Для этого достаточно измерить диаметр провода.

  • Диаметр провода можно измерить с помощью штангенциркуля или даже обычной линейки. Если диаметр проволоки для предохранителя слишком мал, то измерения можно произвести следующим образом. Проволоку наматываем на любой небольшой предмет – зажигалку, карандаш, ручку.

  • Желательно сделать 10-20 витков, для большей точности измерения. Витки делаем максимально плотными, для исключения пространства межу ними. Затем измеряем диаметр всех витков. Полученное значение делим на количество витков. Вот вам и диаметр провода для предохранителя.

Обратите внимание! При данном способе измерения диаметра у вас наверняка будет небольшая погрешность, связанная с недостаточной плотностью витков. Поэтому полученное число округляем для ближайшего меньшего.

  • Расчет предохранителя из медной проволоки можно произвести и для значений, не указанных в таблице. Для этого нам необходимо знать требуемый ток плавкой вставки и материал проволоки.
  • Для того чтобы вычислить диаметр медной проволоки для предохранителя до 7А, нам следует воспользоваться приведенной ниже формулой. В этой формуле d – рассчитываемый диаметр, Iпл – требуемый ток плавкой вставки, k – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он составляет 0,034.

  • Если вы хотите своими руками вычислить диаметр проволоки для вставки на номинал выше 7А, то вам следует воспользоваться формулой, приведенной ниже. В этой формуле m – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он равен 80.

  • Если толщина провода для предохранителя в результате расчета или выбора по таблице получилась таковой, какой нет в наличии. То можно добиться требуемого диаметра за счет соединения нескольких проволок разного сечения. Хотя этот вариант и несколько хуже.

Ремонт предохранителей

Установка вместо калиброванной плавкой вставки в предохранитель проволоки в простонародье называется установкой «жучка». Любой «жучек», согласно нормам ПУЭ, недопустим, так как не всегда способен качественно защитить электроустановку.

Тем не менее к такому способу ремонта предохранителей прибегают достаточно часто. Особенно когда под рукой нет запасного предохранителя.

  • Установка «жучка» вместо предохранителя зависит от его типа. Если это трубчатый предохранитель на большой номинальный ток, то такие изделия обычно имеют разборную конструкцию как на видео.
Читать еще:  Подключение выключателя с подсветкой tdm

  • То есть, предохранитель можно раскрутить. Изъять перегоревшую плавкую вставку и вместо нее установить предохранитель из медного провода.
  • С изделиями меньших номиналов все немного сложнее. Обычно они изготавливаются неразборными, в связи с чем придётся повозиться.

  • Если перед вами трубчатый предохранитель стеклянного или керамического типа, то они обычно имеют металлические оконцовки. Для установки «жучка» их необходимо просверлить с двух сторон и в полученную полость вставить наш проводник. Отверстие вместе с проводником желательно затем запаять.
  • С ножевыми предохранителями выполнить ремонт своими руками несколько сложнее. Тут просверлить отверстие не получится, так как крепить провод необходимо к ножам, которые скрыты под корпусом. В этом случае сечение провода предохранителя на 10 А или другого номинала крепят непосредственно на ножи перед корпусом. А затем устанавливают предохранитель.

Обратите внимание! Такой способ намного опаснее. Так как при перегорании провода возможно его разбрызгивание по соседнему оборудованию. К пожару это может и не привести, но повредить оборудование может.

  • Именно, исходя из этих причин, наша инструкция не советует наматывать проволоку непосредственно на контакты-держатели предохранителей. Это же касается намотки провода поверху корпуса трубчатого предохранителя.

  • Отдельный вопрос — предохранители с наполнителем. Наполнитель необходим для более быстрого погасания электрической дуги. Обычно такие изделия имеют разборную конструкцию и для них необходима такая же толщина проволоки для предохранителя, как и для других трубчатых изделий. Песок же, который находится внутри изделия, сначала ссыпаем, а затем опять засыпаем в предохранитель.

Что же делать в случае поломки предохранителя?

Бытует мнение о том, что плавкая вставка — это элемент, не подлежащий ремонту. И единственный выход в том случае, если она перегорела — замена. Причем очень важно правильно подобрать новый предохранитель с сохранением его номинала, то есть предельно допустимого тока — иначе перегорит уже не он, а весь прибор. Если определить номинал по сгоревшему изделию не удается, тогда выбирать его надо на основании мощности прибора, которая, как правило, указывается на его корпусе или на этикетке. Для того чтобы рассчитать ток, можно воспользоваться формулой:

I
nom=Pmax/U
, где

— номинал предохранителя, измеряемый в амперах (А);

Допустимый ток для медных проводов

Медные проводники получили преимущественное распространение в электрических сетях, электро,- и радиотехнике. Это обусловлено наилучшим соотношением характеристик данного металла:

  • Низкое удельное сопротивление;
  • Низкая стоимость;
  • Высокая механическая прочность;
  • Пластичность и гибкость;
  • Высокая коррозионная стойкость.

В некоторых случаях в качестве металла для проводников и кабелей используется алюминий, но, по большей части, это вызвано лишь стремлением снизить стоимость и массу, поскольку алюминий имеет меньший удельный вес и стоимость, но несравнимо худшие механические и химические свойства. Алюминиевые провода плохо поддаются пайке, поэтому при производстве продукции радио,- и электротехнического назначения, силовых кабелей преимущество имеет медь. Еще одно преимущество меди состоит в том, что она имеет большие допустимые токовые нагрузки из-за низкого удельного сопротивления и большей температуры плавления.

Определение допустимого тока

Имеется несколько критериев выбора максимального тока через проводники:

  • Тепловой нагрев;
  • Падение напряжения.

Данные параметры являются взаимосвязанными, и увеличение сечения проводников с целью уменьшения падения напряжения снижает и нагрев. В любой ситуации длительно допустимый ток подразумевает отсутствие критического нагрева, который может привести к деградации изоляции, изменению параметров как самого провода, так и близко расположенных элементов.

Тепловой нагрев

Величина тока связана с нагревом в соответствии с законом Джоуля-Ленца, названного так по именам первооткрывателей зависимости:

  • Q – количество теплоты, которое выделяется на проводнике;
  • R – сопротивление проводника;
  • I – ток, протекающий через проводник;
  • t – промежуток времени, в течение которого производится подсчет тепловыделения.

Из формулы следует, что чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты выделится на нем. На этом принципе построены нагревательные приборы с высокоомным нагревательным элементом. Нагреватель выполнен из провода, который, кроме высокого удельного сопротивления, имеет высокую температурную устойчивость (как правило, нихром). Температура меди намного ниже, поэтому существуют определенные условия, при которых нагрев медного проводника не будет выходить за допустимые пределы.

Падение напряжения

Для того чтобы представить влияние тока на падение напряжения, необходимо вспомнить закон Ома:

Согласно закону Ома, при протекании тока через проводник с сопротивлением R на нем образуется падение напряжения:

Таким образом, при постоянном сопротивлении нагрузки R, чем больше ток в питающей сети, тем больше будет падение напряжения на сопротивлении r, питающих проводов (U=I·r).

Именно напряжение потерь вызывает ненужный нагрев проводов, но главная проблема в том, что напряжение нагрузки становится меньше на эту величину. Пояснить это можно на простом примере. Пускай в домашней электропроводке имеется участок длиной 100 м, выполненный медным проводом сечением 2.5 мм2. Сопротивление такого участка составит около 0.7 Ом. При токе нагрузки 10А, а это потребляемая мощность чуть больше 2 кВт, падение напряжения на проводе составит 7 В. При однофазном питании используется два провода, поэтому суммарное падение составит 14 В. Это довольно значительная величина, поскольку напряжение на потребителях будет составлять уже не 220, а 206В.

К определению падения напряжения в кабеле

На самом деле этот пример не совсем точен, поскольку уменьшение напряжения на активной нагрузке приведет к снижению мощности, следовательно, к снижению потребляемого тока. Но целью данной статьи не является замена учебника электротехники, поэтому данное объяснение вполне правдоподобно. Таблица, приведенная ниже, показывает соотношение падения напряжения при различных значениях тока на 1 м провода для наиболее распространенных сечений.

Зависимость падения напряжения от сечения и величины протекающего тока

При расчетах однофазной электропроводки по допустимому падению напряжения при предполагаемом токе нагрузки данные таблицы следует удваивать (используется два проводника: ноль и фаза). Не всегда в таблице будет присутствовать нужное сечение проводника, поэтому следует выбирать ближайшее большее значение. Это хорошо еще и тем, что учитывается возможное повышение мощности потребителей. Сильно большое сечение, взятое с запасом, приведет к неоправданному удорожанию материалов.

Допустимая плотность тока

Для упрощения расчетов и подбора требуемого провода принята такая величина, как плотность тока для меди и иных материалов. Плотность тока выражается в амперах на один квадратный миллиметр сечения.

Важно! Допустимая плотность тока определяется для площади сечения, а не диаметра провода. При маркировке монтажного провода обычно используется сечение, а обмоточного – диаметр. Для перевода диаметра провода в сечение нужно воспользоваться формулой S=π·d2/4 или определить его по таблице, взяв равное или ближайшее меньшее значение имеющегося диаметра.

Сечение популярного обмоточного провода ПЭВ-2

Сечение провода ПЭВ-2

Выбирая сечение провода, нужно знать, что допустимый ток для медных проводов во многом зависит от условий охлаждения. Наличие свободного доступа воздуха улучшает охлаждение нагретых проводов, поэтому в самых неблагоприятных условиях находятся внутренние обмотки трансформаторов напряжения, электропроводка, смонтированная в штробах стен. Большое влияние на теплоотдачу имеет материал и толщина внешней изоляции силовых кабелей.

Расчетным путем установлены и подтверждены на практике допустимые значения плотности тока для медного провода, применяемого в обмотках электрических машин и электрической проводки, которые сведены в таблицу ниже.

Допустимые значения плотности тока на 1 мм² в медном проводе

Трансформаторы и электрические машиныЭлектропроводка
Внутренние обмоткиНаружные обмоткиСкрытаяНаружная
2-3 А3-5 А4 А5 А

Обратите внимание! Таблица дает только ориентировочные данные для предварительных расчетов. Более точные показатели допустимых значений для кабелей разных типов и условий эксплуатации приведены в нормативной документации, в частности в ПУЭ.

Нормативные значения сечения кабеля

Пути повышения допустимого тока

Для снижения стоимости конструкций, в которых используются медные провода и кабели или шнуры, уменьшения массы, существует несколько путей повышения допустимых значений тока:

  • Улучшение охлаждения за счет обдува или конвективных потоков;
  • Отвод тепла при помощи теплоотводов или радиаторов;
  • Ограничение максимальных токовых нагрузок по времени.

Грамотно выполненная конфигурация обмоток и расположение трансформатора способны эффективно отводить тепло, которое выделяется при прохождении тока. Для мощных силовых трансформаторов, а это сварочные аппараты, трансформаторы подстанций, выполняется специальная обмотка с воздушными промежутками. Попадая в промежуток между отдельными частями обмоток, воздух отбирает часть тепла и выносит его наружу.

Те же цели преследует обдув нагревающихся частей машин при помощи вентиляторов. К такому решению часто обращаются производители микроволновых печей, устанавливая кулер на мощный высоковольтный трансформатор.

Обмотка с зазорами

Мощные трансформаторы силовых подстанций охлаждают обмотки при помощи трансформаторного масла, в которое погружен весь трансформатор. Обмотки выполняются с промежутками, в которых циркулирует масло.

Масло охлаждается при помощи трубчатого радиатора, который находится на боковых сторонах корпуса трансформатора. Вся конструкция выполнена полностью герметичной, поэтому для компенсации температурного расширения масла имеется расширительный бак.

Кратковременные токовые нагрузки не успевают в достаточной мере прогреть всю обмотку, поэтому для кратковременно работающего оборудования можно принимать плотность тока по сечению провода вплоть до 7-10А на мм2.

Оборудование, которое эксплуатируется на максимально допустимых плотностях тока, должно чередовать работу под нагрузкой с перерывом на охлаждение.

Важно! Теплопроводность меди и теплоемкость железного сердечника машин переменного тока высоки. Проходящие токи нагрузки прогревают весь объем обмоток одновременно, а охлаждение происходит только с поверхности, поэтому периоды отдыха должны превышать время работы под нагрузкой в несколько раз для достаточного охлаждения не только наружных, но и внутренних частей оборудования.

Последствия превышения тока

Чрезмерно высокий ток в медных проводах способен разогреть материал вплоть до температуры плавления. Разумеется, что подобная ситуация приведет к аварии или неработоспособности оборудования, но в некоторых случаях это является полезным.

Речь идет о плавких предохранителях. Основу их устройства составляет тонкая металлическая проволока, заключенная в огнеупорный изоляционный корпус. Толщина проволоки подобрана таким образом, чтобы ток определенной величины вызывал нагрев и перегорание проводника предохранителя. Наиболее часто используются плавкие вставки из цинка или меди.

Самое главное требование к плавкой вставке – строгое соответствие состава металла и его равномерный диаметр проводника по всей длине. Состав важен для стабильности температуры плавления. Наличие неравномерности по длине провода может вызвать локальный перегрев в месте сужения и перегорание предохранителя при токе, меньше номинального. Исходя из этих условий, провод для предохранителей выпускается с повышенным контролем и называется калиброванным.

Выполнение изложенных требований по допустимому току в проводниках позволяет продлить срок нормальной эксплуатации конструкций и электрооборудования, свести к минимуму риск возникновения поломок и аварий.

Видео

Как выбрать сечение провода

Если задаться вопросом: «Почему так важно правильно подобрать сечение электропровода?», то ответ приходит сразу. Ведь грамотный подбор провода крайне важен для нормального и безопасного функционирования любого электрического оборудования. В случае если его сечение будет слишком маленьким, а мощность оборудования значительной, провод перегреется, что приведет к КЗ (короткому замыканию) и, в результате, к пожару. И, чтобы с вами не случилось ничего подобного, мы детально расскажем, как выбрать сечение провода.

Содержание

  • Некоторые особенности выбора электропровода
  • Сечение электропровода
  • Зависимость размера сечения от токов нагрузки
  • Расчет сечения электропровода по мощности электрооборудования
  • Снижающие коэффициенты
  • Длина прокладываемого электропровода

Некоторые особенности выбора электропровода

Выбирая электропровод, необходимо знать, что медный провод, в сравнении с алюминиевым электропроводом, более устойчив к всевозможным загибам, значительно меньше подвержен коррозии и имеет более высокую электропроводность. То есть при равных нагрузках медный электропровод потребуется меньшего сечения, чем алюминиевый. Рекомендуется приобретать провод с небольшим запасом сечения, на случай покупки в будущем новой электротехники. Также необходимо удостовериться в том, что сечение электропроводов согласуется с максимальной нагрузкой и токами автоматических выключателей (или защитных предохранителей).

Сечение провода

Основным показателем, влияющим на площадь сечения электропровода, является величина тока, которую этот провод способен пропускать длительное время (длительно допустимая нагрузка).

Сечением электропровода называется общая площадь токопроводящей жилы на его срезе. Сечение круглой жилы электропровода можно легко рассчитать. Оно вычисляется точно так же, как и площадь круга – Sкр. = π × r2, где число π = 3,14, а r – радиус окружности. Если в жиле содержится несколько проволок, то ее сечение равно сумме сечений всех проволок. Радиус проволоки измеряется штангенциркулем или микрометром (для очень тонких проволок).

Во время прокладки силовых коммуникаций основным является вопрос выбора типа провода и его сечения. При этом число оболочек изоляции (пластик или др.), материал самого электропровода (алюминий или медь), тип (одно-, двух-, трех- или многожильный) проводника, подбираются в соответствии с условиями эксплуатации электропровода. А его сечение будет зависеть от величины max тока, который должен будет проходить по этому электропроводу длительное время. Величина сечения везде унифицирована, причем стандарты, принятые в РФ, СНГ и Европе полностью совпадают. У нас в стране эти вопросы регулируются в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

Зависимость размеров сечения от токов нагрузки

Для того чтобы каждый раз не проводить сложные вычисления для определения нужного сечения провода, были составлены унифицированные таблицы. Они носят название «Допустимые токовые нагрузки на кабель». Иногда вполне достаточно знать, что для оборудования розеток лучше использовать медный кабель с сечением в 1,5-2,5 мм², а для монтажа освещения – 1,0-1,5 мм²; для ввода в стандартную квартиру (40-80 м²) однофазного провода достаточно, чтобы его сечение было равно 6,0 мм².

Многие профессиональные электрики для примерного расчета требуемого сечения полагают, что медный электропровод сечением 1мм² пропускает электрический ток силой 10 А, следовательно, провод с сечением 2,5 мм² пропускает 25 А, а с сечением 4,0 мм² – 40 А и так далее. Данная методика вполне подходит для приблизительного расчета, но только для проводов с сечением не более 6,0 мм².

Ниже можно ознакомиться с краткой таблицей зависимости сечения электропровода до 35 мм² от токовых нагрузок. Здесь же приведена и суммарная мощность электрического оборудования при однофазном (220 В) и трехфазном (380 В) потреблении. Следует отметить, что при прокладке электропровода в трубе (и в других закрытых пространствах) вероятные токовые нагрузки на него должны быть ниже, чем при прокладке такого же электропровода открыто (на воздухе). Это происходит потому, что электропровод при работе разогревается, а теплоотдача как в земле, так и в стене происходит значительно хуже, чем на открытом воздухе.

Таблица 1. Выбор сечения электропровода при прокладке в трубе и открытым способом

Примечание. Параметры, указанные в таблице 1, даны для жилы при одиночной прокладке электропроводов. Температура жилы +65ºС, земли +15°С, воздуха +25°С.

Расчет сечения электропровода по мощности электрического оборудования

Любой монтаж электрооборудования начинается с расчета. Необходимо узнать, какова полная мощность оборудования, которое будет потреблять электроэнергию. Если оборудования много, то мощности всех приборов складываются. Мощность прибора обычно указана на задней крышке его корпуса и выражается в ваттах или киловаттах.

Стандартные квартиры обычно оборудованы однофазной системой электроснабжения с напряжением в 220 вольт. Существует так называемый коэффициент «одновременности», который равен 0,7. Он указывает на то, что одновременно можно включать до 70% от всего имеющегося оборудования. Умножаем данный коэффициент на суммарную мощность приборов. Полученный результат и будет искомым. Если предположить, что у нас закрытая проводка, а кабель медный, ищем в правой части таблицы в столбце «мощность 220 В» величину, примерно соответствующую нашему результату (с небольшим запасом). И смотрим, какое сечение кабеля ему соответствует. Вот и все. Расчет сечения провода завершен.

Снижающие коэффициенты

Если внимательно изучить вышеприведенную таблицу, то можно самостоятельно определить любое необходимое сечение провода. Однако следует знать, что данная таблица относится к электропроводам и кабелям в пластиковой и резиновой изоляции. К этой категории относятся такие популярные марки, как ВПП, ВВП, ПВС, АВВГ, ВВГ, ППВ, АППВ и др. Для проводов в бумажной изоляции существует отдельная таблица, также как и для неизолированных проводов и для шин. При расчетах сечения электропровода важную роль играет метод его прокладки – пучками, в лотках и др. Также табличные параметры допустимых токов нагрузки должны быть откорректированы в соответствии со снижающими или поправочными коэффициентами:

  • коэффициенты на любое количество работающих электропроводов, проложенных рядом (табл. 2);
  • коэффициенты, соответствующие сечению электропровода и его расположению в блоке (табл. 2);
  • коэффициенты на токи при расчетной температуре окружающего пространства (табл. 3);
  • коэффициенты для электропроводов, прокладываемых в земле (табл. 4).

Таблица 2. Снижающие коэффициенты для допустимых длительных токов в зависимости от способа прокладки

Таблица 3. Поправочные коэффициенты на токи при расчетной температуре внешней среды

Таблица 4. Поправочные коэффициенты для электропроводов, проложенных в земле

Длина прокладываемого электропровода

Длина электропровода влияет на два показателя: на ток КЗ (ток короткого замыкания) и на падение напряжения. Падение напряжения – показатель, на который понизится напряжение, пока пройдет расстояние от источника питания до розетки. Расчет этого падения можно выполнить по формуле:

где Iнагр – max ток нагрузки,

R – сопротивление электропровода.

где ρ – удельное сопротивление меди равное 0.0175,

l – длина проводника,

S – сечение электропровода.

Если нагрузка отсутствует, то и падения напряжения, конечно же, не будет, так как нет электротока. Но как только появляется электрический ток, сразу же появляются и потери напряжения. Если они превышают 5% общей величины напряжения, это значит, что сечение электропровода выбрано неправильно и его следует увеличить.

Например, имеется провод сечением 2,5 мм², общей протяженностью в 15 м и расчетной нагрузкой в 20 А. Данное расстояние следует умножить на два, так как необходимо учесть сопротивление фазы (прямого проводника) и нуля (обратного проводника). Для трехфазной электросети сопротивление нулевого проводника в расчет не принимается.

Итак, в результате получаем для нашего 15-метрового электропровода: R = 0,21 Ом. И тогда падение напряжения в нем при электротоке в 20 А составит ΔU = 4,2 В, что равно примерно 2%. Значит, сечение электропровода подобрано верно. Для того чтобы не заниматься расчетами и быстро определить нужный электропровод, можно воспользоваться нижеследующей таблицей.

Таблица 5. Выбор сечения электропровода в зависимости от его длины

И напоследок… Выбирая сечение провода и сам электропровод, помните, что приведенные в таблицах данные соответствуют показателям при длительных токовых нагрузках. А кратковременные нагрузки на электропровод могут быть гораздо выше. Иными словами, запас по сечению должен быть всегда. А поэтому следует приобретать электропровод у проверенных продавцов: он наверняка будет соответствовать ГОСТам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector