Формула расчета сечения кабеля по мощности

Владимир Садовский

Каждый электрик, пусть даже с небольшим опытом, должен знать, как правильно сделать выбор сечения кабеля. Без осуществления правильного расчета кабеля, ожидать качественной безопасности эксплуатации электрических приборов и техники не представляется возможным. Давайте рассмотрим более подробно, в чем заключается важность осуществления корректного расчета.

Выбор сечения провода по мощности

Довольно просто осуществить выбор сечения прокладываемого кабеля по мощности нагрузки. Это может быть одна нагрузка или совокупность нагрузок.

Сбор информации о нагрузках

Каждый бытовой прибор, тем более новый, сопровождается документом (паспортом), где указаны его основные технические данные. Кроме этого, такие же данные имеются на специальных табличках, прикрепленных к корпусу изделия. На этой табличке, которая располагается сбоку или сзади прибора, указывается страна изготовитель, его заводской номер и, конечно же, его потребляемая мощность в ватах (W) и ток, который потребляет аппарат в амперах (А). На изделиях отечественного производителя мощность может указываться в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). На импортных моделях присутствует буква W. Кроме этого, потребляемая мощность обозначается как «ТОТ» или «ТОТ MAX».

Пример подобной таблички, где указана основная информация о приборе. Такую табличку можно найти на любом техническом устройстве.

В случае, если узнать нужную информацию не удается (на табличке затерлась надпись или бытовой техники еще нет) можно узнать приблизительно, какую мощность имеют самые распространенные бытовые приборы. Все эти данные реально отыскать в таблице. В основном, электроприборы стандартизированы по потребляемой мощности и особого разброса данных нет.

В таблице выбираются именно те электроприборы, которые планируется приобрести, и записываются их потребляемый ток и мощность. Из списка лучше выбирать показатели, которые имеют максимальные величины. В таком случае не удастся просчитаться и проводка окажется более надежной. Дело в том, что чем толще кабель, тем лучше, так как проводка греется гораздо меньше.

Как осуществляется выбор

При выборе провода, следует просуммировать все нагрузки, которые будут подключены к этому проводу. При этом, следует проконтролировать, чтобы все показатели были выписаны или в ваттах, или киловаттах. Чтобы перевести показатели к одному значению, следует цифры или поделить, или умножить на 1000. Например, чтобы перевести в ватты, следует все цифры (если они в киловаттах) умножить на 1000: 1,5 кВт = 1,5х1000 = 1500 Вт. При обратном переводе действия производятся в обратном порядке: 1500 Вт = 1500/1000 = 1,5 кВт. Обычно, все расчеты производятся в ватах. После подобных расчетов производится выбор кабеля, воспользовавшись соответствующей таблицей.

Воспользоваться таблицей можно следующим образом: находят соответствующий столбик, где указано напряжение питания (220 или 380 вольт). В этом столбике находится цифра, которая соответствует мощности потребления (нужно брать чуть большее значение). В строчке, которая соответствует потребляемой мощности, в первом столбце указано сечение провода, которое допустимо использовать. Отправляясь в магазин за кабелем, следует искать провод, сечение которого соответствует записям.

Выбор сечения кабеля или провода. Ошибки

Для чего нужен расчет сечения кабеля?

Правильный выбор сечения электрического кабеля позволит смонтировать проводку таким образом, чтобы жители квартиры были в безопасности, как и их имущество. В погоне за экономией многие выбираются для разводки по квартире кабеля меньшей толщины или нужной, только вместо медной сердцевины останавливаются на алюминиевой.

Это приводит к таким последствиям:

• Прохождение токов большой мощности по несоответствующему кабелю приводит к его нагреванию, что разрушает изоляцию или просто перегорает, оставляя слабую цепь без питания.
• В некоторых случаях резкие скачки электричества способны настолько разогреть металл проводов, что возникает возгорание за счет термического воздействия на окружающие воспламеняющиеся объекты, например, обои, вагонку или другие покрытия стены.
• С повышением температуры кабеля в цепи растет сопротивление, что провоцирует изменения вольтамперных характеристик участка электропитания, для многих приборов такое «соседство» чревато поломками.
• Разрушенная изоляция оголяет провод, который для человека может быть опасным при контакте с ним, уберечься достаточно сложно, если место дефекта неизвестно.
• Найти проблемный сегмент проводки, вмурованной в стену, достаточно сложно, что в некоторых случаях требует замены проводки по всей длине от источника к проблемному месту. В конечном итоге выливается в крупную сумму, поскольку необходимо заплатить за работу электрика, купить новый, но уже с нормальными характеристиками, кабель, произвести ремонтные работы по ходу залегания провода.

Очевидно, что экономия на организации электросети в доме – это не лучший вариант сохранения своих средств. Тем более, что помимо финансовых затрат на ремонт проводки и квартиры в местах ее демонтажа, есть риск здоровью и всему имуществу. Пожаро- и электробезопасность является приоритетным правилом.

Чтобы правильно подобрать нужный кабель, необходимо выполнить следующие предварительные расчеты:

• Посчитать, для каждого помещения общее число установленных электроприборов.
• Для каждой точки подключения к электросети рассчитать рабочую суммарную нагрузку.

ПРИМЕР: К первой розетке будет подключаться вытяжка мощностью 500 Вт, электроплита на 5 кВт и посудомоечная машина 2 кВт. От второй розетки питается холодильник 800 Вт, микроволновая печь на 1,5 кВт и электрочайник на 2 кВт. Тогда суммарная нагрузка на первую точку составит 7,5 кВт, а на другую – 4,3 кВт, таким образом, на кухню будет идти нагрузка на 11,8 кВт. Это без учета светильника, поэтому всегда необходимо делать запас минимум на 20-30%, чтобы не только обезопасить себя, но и иметь возможность в будущем добавить какой-то электроприбор и не заставлять работать проводку на своем экстремальном пороге.

Выбрав материал проводника (алюминий или медь), необходимо произвести расчет нужного сечения в соответствии с полученной величиной нагрузки на отдельное помещение.

Все зависит от того, как будет организовываться сеть, предусмотрен электрораспределительный считок с разводкой по потребителям, точки планируется соединять параллельно или последовательно.

ВАЖНО: Электропроводимость меди больше, чем алюминия, поэтому провода из этих материалов одинакового сечения не будут давать равный результат при расчете по мощности, что необходимо учитывать.

Какой провод использовать – алюминиевый или медный?

В данном случае все зависит от потребляемой мощности. К тому же, медный провод выдерживает нагрузку в два раза больше, чем алюминиевый. Если нагрузки большие, то лучше отдать предпочтение медному проводу, так как он будет тоньше и его легче прокладывать. К тому же, его проще подключать к электрооборудованию, в том числе и к розеткам, и к выключателям. К сожалению, провод из меди имеет существенный минус: он стоит намного дороже провода из алюминия. Несмотря на это, он прослужит гораздо дольше.

Выбор сечения проводника

Критерии соответствия сечения выбранных проводников:

1. Конфигурация электрощита. Питание всех имеющихся потребителей от одного автоматического выключателя создаст непосильную нагрузку на него, что провоцирует нагрев клемм и регулярное срабатывание. Для устранения проблемы рекомендуется разделить на несколько групп электропроводку с отдельным выключателем в щитке.
2. Тип используемого кабеля. Медный провод более дорогой и качественный, но правильный расчет алюминиевой проводки позволит собрать нужную конфигурацию с меньшими затратами.
3. Длина проводника. Является главным критерием для кабелей из алюминия. При большом метраже наблюдаются существенные потери электричества в сети, поэтому следует делать большую прибавку запаса. Для меди при скрытом монтаже достаточно прибавки в размере 20-30 %.

Точный расчет сечения кабеля должен производиться с учетом таких показателей:

• Тип и вид изоляции.
• Длина участков и их конфигурация.
• Вариант и способ прокладки (наружная или скрытая).
• Температурный режим помещения.
• Процент и уровень влажности в комнате.
• Максимально допустимый перегрев.
• Разница показателей мощности потребителей, подключаемых к одной розетке.

Существуют нижние границы размера сечения кабеля для разных участков бытовой электросети:

• Для розеток нужен провод с сечением не меньше 3,5 кв. мм.
• Подключение элементов освещения питаются от проводки не тоньше 1,5 кв. мм.
• Питание оборудования с повышенной мощностью требует кабеля с сечением от 4-6 кв. мм.

Это правило действует при разграничении групп потребителей по мощности в электрощите для повышения защиты оборудования, безопасности всей системы.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Большинство мастеров рассчитывают диаметры проводов по потребляемому току. Иногда это упрощает задачу, тем более, если знать какой ток выдерживает провод, имеющий ту или иную толщину. Для этого необходимо выписать все показатели потребляемого тока и просуммировать. Сечение провода можно подобрать по той же таблице, только теперь нужно искать столбик, где указан ток. Как правило, всегда выбирается большее значение для надежности.

Например, для подключения варочной поверхности, которая может потреблять максимальный ток до 16А, обязательно выбирается медный провод. Обратившись за помощью к таблице, искомый результат можно найти в третьей колонке слева. Поскольку там нет значения 16А, то выбираем ближайшее, большее – 19А. Под этот ток подходит значение сечения кабеля, равное 2,0 мм квадратных.

Как правило, подключая мощные бытовые приборы, их запитывают отдельными проводами, с установкой отдельных автоматов включения. Это существенно упрощает процесс подбора проводов. К тому же, это часть современных требований к электропроводке. Плюс ко всему, это практично. В аварийной ситуации не придется отключать электричество полностью, во всем жилище.

Не рекомендуется выбирать провода по меньшему значению. Если кабель постоянно будет работать при максимальных нагрузках, то это может привести к аварийным ситуациям в электрической сети. Результатом может послужить пожар, если неправильно подобраны автоматические выключатели. При этом, следует знать, что они от возгорания оболочки провода не защищают, а подобрать точно по току не удастся, чтобы он смог защитить провода от перегрузки. Дело в том, что они не регулируются и выпускаются на фиксированное значение тока. Например, на 6А, на 10А, на 16А и т.д.

Выбор провода с запасом позволит в дальнейшем установить на эту линию еще один электроприбор или даже несколько, если это будет соответствовать норме потребления по току.

Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)

А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.

Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где:

• I — сила тока, по которой выбирается площадь сечения кабеля
• U — фазовое напряжение, 220V
• Cos φ — угол сдвига фаз
• P — показывает общее потребление всех электроприборов

Cos φ — в приведенной формуле крайне важен, так как самолично влияет на силу тока. Он различается для разного оборудования, с этим параметром чаще всего можно ознакомиться в технической документации, или соответствующей маркировкой на корпусе.

Общая мощность находится очень просто, мы суммируем значение всех показателей мощности, и используем получившееся число в расчетах.

Отличительной особенностью в трехфазной сети, является то, что более тонкий провод способен выдержать большую нагрузку. Подбирается необходимое нам сечение провода, по нижеприведенной таблице.

Расчет сечения провода по потребляемому току применяемый в трехфазной сети, используется с применением такой величины как √3. Это значение нужно для упрощения внешнего вида самой формулы:

U линейное = √3 × U фазное

Данным образом при возникновении необходимости заменяется произведение корня и фазного напряжения на линейное напряжение. Эта величина равняется 380V (U линейное = 380V).

Расчет кабеля по мощности и длине

Если взять во внимание среднестатистическую квартиру, то длина проводов не достигает таких величин, чтобы принимать во внимание этот фактор. Несмотря на это, бывают случаи, когда при выборе провода следует учитывать и их длину. Например, требуется подключить частный дом от ближайшего столба, который может находиться на значительном расстоянии от дома.

При значительных токах потребления, длинный провод может оказывать влияние на качество электропередачи. Это связано с потерями в самом проводе. Чем больше будет длина провода, тем больше окажутся потери в самом проводе. Другими словами, чем больше будет длина провода, тем больше окажется падения напряжения на данном участке. Применительно к нашему времени, когда качество электропитания оставляет желать лучшего, подобный фактор играет существенную роль.

Чтобы это знать, опять придется обратиться к таблице, где можно определить сечение провода, в зависимости от расстояния до точки питания.

Таблица определения толщины провода, в зависимости от мощности и расстояния.

Как выбрать сечение провода.

Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)

Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:

I = (P × K и ) / (U × cos(φ) )

где:

• I — сила тока;
• P — мощность всех потребителей энергии в сумме
• K и — коэффициент одновременности, как правило, для расчетов принимается общепринятое значение 0,75
• U — фазное напряжение, которое составляет 220V но может колебаться в пределах от 210V до 240V.
• cos(φ) — для бытовых однофазных приборов эта величина сталая, и равняется 1.

Если есть необходимость рассчитать ток быстрее, то можно опустить значение cos(φ) и значение K и . Результат в таком случае отличается в меньшую сторону на 15%, если мы применим формулу:

I = P / U

Когда мы нашли мощность потребления тока по формуле, можно начать выбирать кабель, который подходит нам по мощности. Вернее, его площади сечения. Ниже приведена специальная таблица в которой предоставлены данные, где сопоставляется величина тока, сечение кабеля и потребляемая мощность.
Данные могут различаться для проводов изготовленных из разных металлов. Сегодня для применения в жилых помещениях, как правило, используется медный, жесткий кабель. Алюминиевый кабель практически не применяется. Но все же во многих старых домах, алюминиевый кабель все еще присутствует.

Таблица расчетной мощности кабеля по току. Выбор сечения медного кабеля, производится по следующим параметрам:

Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:

Если значение мощности получилось среднее между двумя показателями, то необходимо выбрать значение сечения провода в большую сторону. Так как запас мощности должен присутствовать.

Открытый и закрытый способ прокладки проводов

Ток, проходящий по проводнику, заставляет его нагреваться, так как он имеет определенное сопротивление. Итак, чем больше ток, тем больше тепла на нем выделяется, при условиях одинакового сечения. При одном и том же токе потребления, тепла выделяется на проводниках меньшего диаметра больше, чем на проводниках, имеющих большую толщину.

В зависимости от условий прокладки, изменяется и количество тепла, выделяемое на проводнике. При открытой прокладке, когда провод активно охлаждается воздухом, можно отдать предпочтение тоньшему проводу, а когда провод прокладывается закрытым и охлаждение его сведено к минимуму, то лучше выбирать более толстые провода.

Подобную информацию так же можно найти в таблице. Принцип выбора такой же, но с учетом еще одного фактора.

И, наконец, самое главное. Дело в том, что в наше время производитель пытается экономить на всем, в том числе и на материале для проводов. Очень часто, заявленное сечение не отвечает действительности. Если продавец не ставит в известность покупателя, то лучше на месте провести измерение толщины провода, если это критично. Для этого достаточно взять с собой штангенциркуль и замерить толщину провода в миллиметрах, после чего посчитать его сечение по простой формуле 2*Pi*D или Pi*R в квадрате. Где Pi — это постоянное число равное 3,14, а D – это диаметр провода. В другой формуле – соответственно Pi=3,14, а R в квадрате – это радиус в квадрате. Радиус вычислить очень просто, достаточно диаметр поделить на 2.

Некоторые продавцы прямо указывают на несоответствие заявленного сечения и действительного. Если провод выбирается с большим запасом – то это совсем не существенно. Главная проблема состоит в том, что цена провода, по сравнению с его сечением, не занижается.

Принцип метода

Выбор сечения проводов по разным показателям ведется в определенной последовательности. Общий порядок выглядит так:

• определяют тип силовой линии;
• рассчитывают нагрузку;
• определяют силу тока;
• подбирают проводник.

Подбор сечения проводов по общей нагрузке заключается в определении максимальной нагрузки, которую должна выдерживать электрическая сеть. Выделяют три основных принципа:

1. Площадь жилы должна быть достаточной, чтобы пропустить требуемый ток. Допустимый нагрев жилы – не более 60 градусов.
2. Напряжение не должно падать более чем на установленную величину.
3. Толщина жилы и ее изоляции должна обеспечивать механическую прочность.

Небольшой пример поможет осознать взаимосвязь этих принципов. Питание люстры с лампочкой на 100 Вт обеспечит ток 0,5 А. Если воспользоваться таблицей, можно принять кабель толщиной 0,5 мм2. Однако ни один электрик не будет закладывать в потолок такую жилу. Он возьмет минимум 1,5 мм2.

Расчет начинают с определения суммарной нагрузки существующих и проектируемых электроприборов. Единицы мощности ‑ ватты (Вт) или киловатты (кВт). Перевод единиц прост: 1 кВт равен 1000 Вт.

Показатели электроприборов, используемые в вычислениях, подставляют в одинаковых единицах измерения.

Расчет основан на необходимости выполнения условия по допустимой токовой нагрузке на поперечную площадь жилы. Для открытой проводки это значение составляет:

• медь – 10 А на мм2;
• алюминий – 8 А на мм2.

Если предусмотрена скрытая прокладка сети, тогда допустимое значение по току уменьшают на коэффициент 0,8. При этом нужно учесть, что при выборе сечения провода по мощности для открытой прокладки его принимают не менее 4 мм2. Такая толщина обеспечит защиту от механических повреждений. Для внутренних силовых сетей ПУЭ допускает применять только медные провода. Они обладают долговечностью, механической прочностью, удобны при монтаже. К минусам относят высокую стоимость.

Что позволит проще и быстрее подобрать сечение проводов по мощности таблица, калькулятор, формулы? Таблицы есть в электротехнических справочниках. Пользоваться ими несложно, предварительно понадобится подсчитать нагрузку. Калькулятор поможет рассчитать сечение медного провода по току и мощности. Точно также выполняют необходимые вычисления для алюминия. Форма позволяет выбрать металл, задать длину сети, нагрузку, напряжение, коэффициент, допустимые потери, температуру, способ прокладки. Одно нажатие клавиши, и результат готов. Способ удобен тем, что позволяет за пару минут перебрать разные варианты. Какой из них выбрать, каждый решает сам.

Как рассчитать сечение кабеля

Разница между медными и алюминиевыми проводами

На электротехнических форумах часто поднимается тема, какие лучше брать провода в зависимости от материала. Еще недавно электрики использовали только алюминий. На сегодняшний момент при выполнении капитального ремонта или прокладке новой проводки внутри зданий рекомендуется использовать медь. Для этого есть несколько причин:

1. Гибкость. Металл отлично поддается изгибу, не ломается.
2. Электропроводность. Металл хорошо проводит электричество, поэтому для передачи одинаковой нагрузки сечение медного кабеля будет меньше, чем алюминиевого.
3. Стойкость к коррозии. На алюминии под воздействием влаги возникает оксидная пленка, которая ухудшает электропроводность. Место контакта постепенно начинает греться.

Казалось бы, решение должно быть в пользу меди. Однако ответ неоднозначен. В тех случаях, когда есть возможность полной замены проводки в доме или квартире, ее нужно менять на медную. Если рассматривать наружную сеть, где требуется кабель большого сечения, огромной длины, на первый план выходит цена. Алюминий значительно дешевле, поэтому его активно применяют при обустройстве трансформаторов, электродвигателей, электросетей поперечной площадью более 16 мм2.

Определившись с материалом, важно не забывать правило: алюминий и медь между собой «не дружат». Следовательно, что соединять их напрямую недопустимо. Место соединения можно выполнять посредством оцинкованных шайб, специальных клеммников.

Ошибки при выборе сечения проводов

Поделиться ссылкой: