Расчёт сечения силовых кабелей
При самостоятельном устройстве (ремонте) электропроводки как стационарной, так и временной («переноска») надо учитывать массу факторов: качество изоляции, механическая надёжность, защита от помех и перепадов напряжения, климатическое исполнение, вплоть до эстетики. И без расчета сечения силовых кабелей не обойтись.
Наша компания предлагает широчайший ассортимент
кабельно-проводниковой продукции для самых различных применений и условий эксплуатации. Но основными, первичными, являются токовые характеристики – соответствие (при данных условиях окружающей среды и конструкции кабеля) сечения проводников нагрузке, мощности потребителя. Аналогично соответствовать должна и токовая защита – не из-за формальных требований пожарного или Энергонадзора, а ради реальной безопасности людей, оборудования и помещений. Рассмотрим подробнее, как рассчитать сечение силовых кабелей.
Несколько слов о физических процессах для понимания, как делать и почему
Из школьного курса известно, что электрический ток нагревает проводник. Мощность, выделяющаяся на нём, пропорциональна квадрату силы тока и обратно пропорциональна сечению жилы (квадрату её диаметра):
P = ρI2L/S
- P – мощность, Вт;
- ρ – удельное сопротивление, Ом*мм2/м (медь примерно 0,018, алюминий – 0,027);
- I – сила тока, А;
- L – длина проводника, м;
- S – площадь сечения, мм2.
Нагрев зависит не только от мощности, но и от условий охлаждения. Эффективность отвода тепла определяется конструкцией кабеля (количество жил, тип и толщина изоляции) и способом его прокладки: открыто или в стене, в пластиковом коробе, стальной трубе и т. д.
Речь, разумеется, не о температурах плавления металла проводника или даже изоляции, а о химических изменениях: потеря эластичности или прочности, выделение галогенов и прочее. Существует специальная продукция для повышенных температур – огнестойкая и без токсичных испарений – кабели FR, LS, FRLS).
В промышленности и на крупных строительных объектах производят расчёты электропроводки с учётом всех нюансов, чтобы не просто сделать достаточно надёжно и безопасно технически, но и не прогадать экономически, заложив в проект более дорогие материалы, чем необходимо. Для квартиры же (частный дом, садовый участок, офис, небольшое предприятие) вполне допустимо при расчете сечения кабеля пользоваться нижеприведённой ориентировочной таблицей, округляя промежуточные значения в плюс: увеличение затрат при малых объёмах будет абсолютно несущественным, а трёхкратный, например, запас, вместо двукратного, всегда полезен.
Кроме того, даже не вызывающая опасного нагрева мощность, выделяющаяся в проводке, это всё равно потери электроэнергии, то есть запас по сечению – еще и экономия, ощутимая при длительной эксплуатации протяжённых линий.
Расчёт минимально допустимого сечения проводников
С материалом жил определяются, как правило, в самом начале, в зависимости от требований к цене кабеля, его гибкости, механической и химической надёжности, способа соединения и т. д. Для этого приведены 2 таблицы: для меди и алюминия.
Чтобы обойтись без пересчётов, для жил указано как сечение, так и диаметр, а также импортный калибр AWG, причём последние соответствуют друг другу в точности, а сечение приведено к ближайшему значению по ГОСТ. Аналогично для удобства в качестве характеристик проводов каждого сечения прописаны (разным цветом) и ток, и мощность.
Кроме тока, мощность пропорциональна рабочему напряжению, которое само по себе на тепловой режим не влияет. Поэтому она при напряжении 380 В будет, соответственно, в 1,73 раза больше, а при 3-фазной схеме и том же токе в каждой фазе – в 3 раза больше.
Контрольные, резервные, нулевые и защитные проводники при подсчёте жил в одной оболочке (трубе, коробе) не учитываются; 7-й и 8-й столбцы справедливы для 3-фазных схем, а также «звезда» и «треугольник». Последний столбец «4 жилы» подразумевает не 3-фазную с нулевым проводом, а две независимые однофазные линии.
Таблица расчета сечения медных проводов в резиновой и ПВХ-изоляции
Размер жилы (медь) | Допустимый ток, А / мощность, кВт для 1 фазы 220 В |
Сечение, мм2 | Диаметр, мм | Калибр AWG | 1-жильный в воздухе | В общей оболочке, трубе, штробе, коробе |
2 жилы | 2-жильный | 3 жилы | 3-жильный | 4 жилы |
0,5 | 0,81 | 20 | 11 / 2,42 | 10 / 2,2 | 10 / 2,2 | 9 / 1,98 | 9 / 1,98 | 8 / 1,76 |
1 | 1,15 | 17 | 17 / 3,74 | 16 / 3,52 | 15 / 3,3 | 15 / 3,3 | 14 / 3,08 | 14 / 3,08 |
1,5 | 1,45 | 15 | 23 / 5,06 | 19 / 4,18 | 18 / 3,96 | 17 / 3,74 | 15 / 3,3 | 16 / 3,52 |
2,5 | 1,83 | 13 | 30 / 6,6 | 27 / 5,94 | 25 / 5,5 | 25 / 5,5 | 21 / 4,62 | 25 / 5,5 |
4 | 2,3 | 11 | 41 / 9,02 | 38 / 8,36 | 32 / 7,04 | 35 / 7,7 | 27 / 5,94 | 30 / 6,6 |
6 | 2,91 | 9 | 50 / 11 | 46 / 10,12 | 40 / 8,8 | 42 / 9,24 | 34 / 7,48 | 40 / 8,8 |
10 | 3,67 | 7 | 80 / 17,6 | 70 / 15,4 | 55 / 12,1 | 60 / 13,2 | 50 / 11 | 50 / 11 |
16 | 4,62 | 5 | 100 / 22 | 85 / 18,7 | 80 / 17,6 | 80 / 17,6 | 70 / 15,4 | 75 / 16,5 |
25 | 5,83 | 3 | 140 / 30,8 | 115 / 25,3 | 100 / 22 | 100 / 22 | 85 / 18,7 | 90 / 19,8 |
35 | 6,54 | 2 | 170 / 37,4 | 135 / 29,7 | 125 / 27,5 | 125 / 27,5 | 100 / 22 | 115 / 25,3 |
50 | 8,25 | 0 | 215 / 47,3 | 185 / 40,7 | 160 / 35,2 | 170 / 37,4 | 135 / 29,7 | 150 / 33 |
Таблица расчета сечения алюминиевых проводов в резиновой и ПВХ-изоляции
Размер жилы (алюминий) | Допустимый ток, А / мощность, кВт для 1 фазы 220 В |
Сечение, мм2 | Диаметр, мм | Калибр AWG | 1-жильный в воздухе | В общей оболочке, трубе, штробе, коробе |
2 жилы | 2-жильный | 3 жилы | 3-жильный | 4 жилы |
2,5 | 1,83 | 13 | 24 / 5,28 | 20 / 4,4 | 19 / 4,18 | 19 / 4,18 | 16 / 3,52 | 19 / 4,18 |
4 | 2,3 | 11 | 32 / 7,04 | 28 / 6,16 | 25 / 5,5 | 28 / 6,16 | 21 / 4,62 | 23 / 5,06 |
6 | 2,91 | 9 | 39 / 8,58 | 36 / 7,92 | 31 / 6,82 | 32 / 7,04 | 26 / 5,72 | 30 / 6,6 |
10 | 3,67 | 7 | 60 / 13,2 | 50 / 11 | 42 / 9,24 | 47 / 10,3 | 38 / 8,36 | 39 / 8,58 |
16 | 4,62 | 5 | 75 / 16,5 | 60 / 13,2 | 60 / 13,2 | 60 / 13,2 | 55 / 12,1 | 55 / 12,1 |
25 | 5,83 | 3 | 105 / 23,4 | 85 / 18,7 | 75 / 16,5 | 80 / 17,6 | 65 / 14,3 | 70 / 15,4 |
35 | 6,54 | 2 | 130 / 28,6 | 100 / 22 | 95 / 20,9 | 95 / 20,9 | 75 / 16,5 | 85 / 18,7 |
50 | 8,25 | 0 | 165 / 36,3 | 140 / 30,8 | 125 / 27,5 | 130 / 28,6 | 105 / 23,1 | 120 / 26,4 |
70 | 9,26 | 2/0 | 210 / 46,2 | 175 / 38,5 | 150 / 33 | 165 / 36,3 | 135 / 29,7 | 140 / 30,8 |
95 | 10,4 | 3/0 | 255 / 56,1 | 215 / 47,3 | 190 / 41,8 | 200 / 44 | 165 / 36,3 | 175 / 38,5 |
В нетипичных случаях или при желании произвести более точные расчёты сечения кабелей (учесть все нюансы без упрощения), рекомендуется использовать не какие-либо сетевые ресурсы, а исключительно Правила устройства электроустановок (ПУЭ). В 7-м издании данной темы касаются пункты 1.3.10 и 1.3.11 (таблицы 1.3.4 – 1.3.12).