ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
Раздел 1. Общие правила
Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны
Выбор сечения проводников по экономической плотности тока
где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36.
Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.
1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов.
1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36.
Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока
Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год
более 1000 до 3000
более 3000 до 5000
Неизолированные провода и шины:
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.
Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов.
1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат:
1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):
1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%.
2. Для изолированных проводников сечением 16 мм 2 и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%.
3. Для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в ky раз, причем ky определяется из выражения
4. При выборе сечений проводников для питания n однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в kn раз, где kn равно:
1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.
1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.
Экономическая плотность тока
По мере уменьшения сечения проводов возрастают потери при передаче электрической энергии, а при увеличении сечения все наоборот – потери уменьшаются, но возрастают капитальные затраты на сооружение электросети.
Таким образом, стремление уменьшить потери приводит к увеличению сечения проводников, а стремление снизить затраты – к его уменьшению. Получается замкнутый круг.
Поэтому в экономическом отношении наилучшим будет тот вариант, при котором сумма приведенных затрат снизится до минимума, что будет соответствовать определенному сечению проводов линии, называемому экономическим сечением Sэ.
Для определения экономического сечения провода необходимо производить сложные и трудоемкие вычисления, а также сопоставлять несколько вариантов. Поэтому ПУЭ устанавливает величину экономической плотности тока jэ для практических расчетов:
Где: Iм – расчетный ток линии при нормальной работе сети, А.
Рекомендуемые экономические плотности тока указаны в таблице ниже, которая составлена с учетом окупаемости капитальных затрат за 5 – 8 лет:
Продолжительность использования максимумов нагрузки в часах можно определить из годового графика нагрузки используя выражения:
Где: Wгод – расход энергии годовой, кВт∙ч; Рmax – максимальная активная мощность, кВт;
Средние величины использования максимума нагрузки (часов в год) для:
При выполнении проверки или выборе сечений проводов по экономической плотности тока в соответствии с приведенной выше таблицей расчетный ток должен определятся без учета повышения нагрузки при авариях или ремонтах. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.
По экономической плотности тока не проверяются:
Экономическая плотность тока на 40% повышается для проводов и кабелей всех сечений при максимуме нагрузке, наступающем ночью, а также для изолированных проводов сечением до 16 мм 2 включительно независимо от времени максимума.
Выбор сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока
Сегодня рассмотрим такое понятие как экономическая плотность тока, разберем требования ПУЭ по выбору сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока, узнаем физический и экономический смысл понятия экономической плотности тока при выборе сечения кабелей.
Любой потребитель желает получать электроэнергию по наименьшей стоимости. Стоимость электроэнергии напрямую зависит от сечения проводов и кабелей электрических сетей. Если сечения занизить, то возрастут потери электроэнергии в сетях, а это повлечет удорожание 1кВт*ч. При завышенных сечениях питающих линий, потери электроэнергии будут меньше, однако возрастут первоначальные капиталовложения на строительство сети.
Сечение, которое соответствует минимуму стоимости передачи электроэнергии, принято называть экономическим.
Математически не так просто определить экономическое сечение токопроводящих жил проводов и кабелей.
По ПУЭ экономическое сечение проводов и кабелей следует определять в зависимости от экономической плотности тока (глава 1.3):
S=Imax/Jэк
где Imax — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А;
Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2, для заданных условий работы, выбираемое по таблице. Jэк зависит от материала и времени использования максимальной нагрузки.
Расчетный ток принимают по нормальному режиму, без учета аварийных перегрузок. Полученное сечение, округляют до большего стандартного сечения.
Таблица 1.3.36 (ПУЭ) — Экономическая плотность тока.
Согласно правил устройств электроустановок по экономической плотности тока не выбирают:
Из своего опыта могу сказать, сети 0,4кВ по экономической плотности тока не проверяют, достаточно выбрать по нагреву проводников и допустимому падению напряжения, а также выполнить защиту от токов короткого замыкания.
Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
Расходы, приходящиеся на эксплуатацию систем передачи электроэнергии подразделяются на несколько составляющих:
стоимость потерь в линиях и в трансформаторах;
текущие расходы на ремонт;
Стоимость потерь в линиях связана с двумя параметрами: с количеством ежегодных потерь и со стоимостью единицы потерянной электроэнергии. Количество потерь напрямую увязано с коэффициентом мощности нагрузки. Ведь при одной и той же активной потребляемой мощности, ток в линии оказывается обратно пропорционален коэффициенту мощности, следовательно мощность потерь будет обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности:
Так, чтобы снизить активные потери в линиях, необходимо по возможности увеличить коэффициент мощности нагрузки. В частности, трансформаторы должны быть полностью загружены, а электродвигатели не должны работать без нагрузки. Часто для повышения коэффициента мощности трансформаторов и двигателей достаточно возле потребителя установить компенсирующие конденсаторы, установить систему компенсации реактивной мощности.
Что касается амортизационных отчислений, то они увязаны с изначальными капитальными затратами и со сроком службы линии. Здесь содержатся отчисления на улучшение с полным возмещением основных фондов, и на проведение капитального ремонта. Отчисления на амортизацию в процентах от изначальной стоимости линии определяются как проценты от первоначальной стоимости. И эта полная стоимость должна быть возвращена к концу ее срока службы. Амортизационные отчисления в процентах определяются следующей формулой:
Текущие расходы на ремонт
Как правило, эти расходы составляют минимальную долю от первоначальной стоимости линий. Что касается сельских сетей, то это всего несколько процентов от первоначальной стоимости.
Экономическую эффективность можно оценить по расчетным приведенным затратам:
Роль сечения проводов
Еще на стадии проектирования необходимо добиться таких условий, чтобы данный показатель (расчетные приведенные затраты) оказался бы наименьшим. И здесь как раз очень важно оптимально выбрать сечение проводов.
Если сечение увеличить, то стоимость потерь электроэнергии снизится по гиперболе. Но стоимость непосредственно линии возрастет прямолинейно. То есть возрастут линейно и отчисления, зависящие от изначальных затрат.
Расходы связанные с обслуживанием и с зарплатами почти не связаны с сечением проводов, и их в расчет можно не брать. И в итоге, значение расчетных приведенных затрат без учета затрат на обслуживание, графически можно изобразить кривой, которая будет суммой затрат на потери электроэнергии и эксплуатационных расходов.
Минимальное значение на этой кривой как раз и будет соответствовать оптимальному, так называемому экономическому сечению провода линии.
Факт, что выбрано правильное экономическое сечение провода говорит о том, что линия спроектирована наиболее оптимально, и расчетные приведенные затраты в таких условиях будут наименьшими из возможных.
В процессе проектирования каждой линии необходимо вычислить экономическое сечение провода, рассмотрев различные варианты. Но на практике так поступают крайне редко. Минимум приведенного графика не является точным значением, график пологий, поэтому зачастую стараются выбрать проводник (кабели) наименьшего сечения, чтобы сэкономить.
Так выбирают сечения для ЛЭП с напряжением от 35 до 220 кВ. Операции расчета несложны.
Для линии с несколькими разными нагрузками принимают в расчет тот факт, что на каждом участке линии должна быть своя экономическая плотность тока, и делают сечение либо одинаковым на всей линии, либо на каждом участке свое. Опять же для каждого участка используют формулу:
Потери мощности в линии с единственной нагрузкой определяются формулой:
Если линия имеет несколько нагрузок, а провод выбран всюду одного сечения, то потери мощности будут равны:
Для нахождения постоянного сечения для нескольких нагрузок, исходя из эквивалентного тока, сначала находят эквивалентный ток:
Затем вычисляют экономическое сечение, исходя из значения экономического тока:
Проще всего возвести линию одного и того же сечения по всей длине, но тогда придется смириться с тем, что потери мощности и расходы материалов окажутся больше, чем при индивидуальном подборе сечений для каждого конкретного участка.
В сельских районах для воздушных линий с напряжением в 10 кВ, прибегают к одному из трех способов выбора сечения:
Исходя из экономической плотности тока;
По магистральному принципу построения сетей с напряжением 10 кВ, когда магистраль делают из сталеалюминиевых проводников сечением от 70 кв.мм, а к трансформаторным подстанциям 10/0,4 кВ — отпайки не менее AC35.
По принципу минимальных затрат, когда для каждого значения тока подбирается соответствующего сечения проводник, и приведенные затраты получаются минимальными из возможных.
По графикам зависимости общих приведенных затрат от расчетной мощности, изображенных для различных сечений на одном рисунке, выбирают оптимальный провод. Графики пересекаясь дают представление об ограниченном интервале экономических нагрузок.
Далее корректируют выбор в отношении механической прочности и с учетом нормируемых отклонений напряжения на стороне потребителей. Экономическая плотность тока для воздушных линий с напряжением 380 вольт в сельских электрических сетях традиционно должна укладываться в интервал от 0,5 до 0,7 А/кв.мм, и сечение провода выбирается исходя из этого требования. Далее проверяют допустимые потери по напряжению. Все участки линии делаются полнофазными, и сечение алюминиевых проводов не должно быть ниже 50 кв.мм.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Выбор сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока
Допустимая плотность тока для медного провода
Все проводники при прохождении тока нагреваются. Чрезмерное повышение температуры провоцирует механическое разрушение конструкции, включая защитные и декоративные оболочки. Чтобы сохранить работоспособность трассы пользуются понятием «длительно допустимый ток». Справочные значения для проводов с медными и алюминиевыми жилами приведены в правилах ПУЭ и отраслевых ГОСТах.
Таблица разрешенных токовых нагрузок
| Материал проводника | Оболочка | Площадь поперечного сечения жилы, мм кв. | Допустимые токовые нагрузки, А | Тип трассы, количество кабелей в канале |
| медь | поливинилхлорид | 1,5 | 23 | монтаж в открытом лотке |
| медь | резина свинец | 1,5 | 33 | в земле, двухжильный кабель |
| алюминий | поливинилхлорид | 2,5 | 24 | открытый лоток |
| алюминий | полимер | 2,5 | 29 | в земле, трехжильный кабель |
| медь | пластик, резина | 2,5 | 40 | перемещаемая конструкция, одножильный кабель |
Для точного расчета специалисты пользуются формулой теплового баланса, которая содержит:
Отвод тепловой энергии улучшается при прокладке трассы в земле (под водой). Хуже условия, когда несколько кабелей находится в одном канале.
Тепловой нагрев
Для расчета количества тепла (Q), выделяемого проводником, пользуются формулой I*2*R*t, где:
Тонкие проводники эффективно отдают тепловую энергию окружающей среде. На процесс оказывают существенное влияние конкретные условия. Как отмечено выше, контакт оболочки с водой существенно улучшает охлаждение.
По мере увеличения сечения часть энергии расходуется для нагрева прилегающих слоев. Этим объясняется постепенное снижение допустимой плотности тока в расчете на единицу площади.
Распределение температур в кабельной продукции
На рисунке хорошо видно, как при уменьшении изоляционного слоя улучшается теплоотдача.
Падение напряжения
Этот параметр несложно рассчитать по закону Ома (U=R*I) с учетом электрического сопротивления соответствующего материала. Удельное значение для меди берут 0,0175 Ом *мм кв./ метр. С помощью формул вычисляют на участке определенной длины падение напряжения. При сечении 1,5 мм кв. на каждый метр потери составят 0,01117 Вольт.
Таблица допустимых значений плотности тока для разных условий в медном проводнике
| Поперечное сечение, мм кв. | Ток (А)/ Плотность тока (А/ мм кв.) | |
| Для трассы в здании | Монтаж на открытом воздухе | |
| 6 | 73/ 12,2 | 76/ 12,6 |
| 10 | 103/ 10,3 | 108/ 10,8 |
| 25 | 165/ 6,6 | 205/ 8,2 |
| 50 | 265/ 5,3 | 335/ 6,7 |
Существенное значение имеют действительные условия эксплуатации трассы электроснабжения, трансформаторов, установок. Снизить рассматриваемые нагрузки можно с помощью хорошей вентиляции, естественной или принудительной. Хороший отвод тепла получится с применением перфорированных металлических коробов, которые не затрудняют прохождение конвекционных потоков и одновременно выполняют функции радиатора.
В некоторых ситуациях пригодится квалифицированно составленный временной график. Стиральная машина при нагреве воды и в режиме сушки потребляет много электроэнергии. Ее можно настроить на автоматическое выполнение рабочих операций в ночные часы. Если снабжающие организации предлагают соответствующую тарификацию, получится дополнительная экономия денежных средств.
Вентилятор обеспечивает эффективное охлаждение проводников, которые установлены в микроволновой печи
Лучшие показатели теплообмена при остальных равных условиях характерны для проводников с относительно меньшей площадью поперечного сечения.
Таблица токовых параметров для кабелей с медными жилами
| Сечение, мм кв. | Плотность тока, А/ мм кв. | Ток, А |
| 1 | 15 | 15 |
| 1,5 | 13,3 | 20 |
| 2,5 | 10,8 | 27 |
| 16 | 5,7 | 92 |
| 25 | 4,9 | 123 |
Таблица для выбора кабельной продукции
| Сечение проводника, мм кв. | Ток (А)/ Суммарная мощность потребителей (кВт) для сетей | |
| 220 V | 380 V | |
| 1.5 | 19/4,1 | 16/10,5 |
| 2.5 | 27/5,9 | 25/16,5 |
| 4 | 38/8,3 | 30/19,8 |
| 6 | 46/10,1 | 40/26,4 |
| 10 | 70/15,4 | 50/33 |
| 16 | 85/18,7 | 75/49,5 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ЛИНИЙ 6-35 КВ
Опубликовано в Выпуск Июнь 2013, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ | Нет комментариев
Суворова И.А.1, Черепанов В.В.2
1 Старший преподаватель; 2 Доктор технических наук, профессор,
«Вятский Государственный Университет»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ЛИНИЙ 6-35 КВ
В статье рассмотрены вопросы, связанные с уточнением нормированных значений экономической плотности тока в связи с изменением ценовых показателей современной экономики России.
Ключевые слова: выбор сечений проводов и кабелей, экономическая плотность тока.
Suvorova I.A.1, Cherepanov V.V.2
1 Se nior Lecturer, 2 Doctor of Engineering Science, Professor,
«Vyatka State University»
DETERMINATION OF ECONOMIC CURRENT DENSITY IN THE CURRENT CONDITIONS FOR LINES 6-35 kV
The questions related to the update of normed economic values of current density due to changes in price indices of modern Russian economy.
Keywords: choice of cross wires and cables, economic current density.
Традиционный метод экономически обоснованного выбора сечения проводов и кабелей основан на показателях экономической плотности тока. Принятый для проектирования в 50 – х годах двадцатого века метод выбора сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока был передовым, так как при этом впервые учитывались экономические факторы. Таблица нормативных значений экономической плотности тока для разных условий и рекомендации по выбору сечения проводников приведены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [1].
Очевидно, что в настоящее время приведенные в ПУЭ нормативы экономической плотности тока устарели. Рассчитанные четверть века назад, нормативные значения экономической плотности тока не соответствуют современным экономическим условиям по целому ряду причин.
Предложения по совершенствованию методики технико-экономического обоснования выбора сечений проводников на основе современных стоимостных показателей публиковались неоднократно. Исходные условия для экономически обоснованного сечения проводов и кабелей очевидны: с увеличением сечения возрастает стоимость ЛЭП, но снижаются потери электрической энергии и соответственно затраты на потерянную электроэнергию. Таким образом, сечение выбирается по критерию минимума суммарных затрат на сооружение линии и потери в течение определенного периода ее эксплуатации.
На сегодняшний день получены новые значения экономической плотности тока для выбора сечений проводов и кабелей напряжением 110 и 220 кВ [2], а так же значения экономической плотности тока для рационального выбора сечений проводов и жил кабелей нефтепромысловых потребителей напряжением 0,66, 1 и 6 кВ [3]. Значения экономической плотности тока для выбора проводов и кабелей напряжением 6 – 10, 20 и 35 кВ отсутствуют. В связи с этим возникает необходимость определения этих значений.
Экономическая плотность, А/мм2,
где а – часть удельных капитальных вложений, пропорциональная сечению провода, тыс.руб/км×мм2;
– коэффициент отчислений от капитальных вложений на обслуживание и ремонт линии, о.е/год;
– удельное сопротивление материала провода, Ом×мм2/м;
– время наибольших потерь;
– стоимость потерь электроэнергии, руб/кВт×час; Е – норма дисконта.
Рассчитанные значения экономической плотности тока приведены в таблице.
Значения JЭК неизолированных проводов и шин напряжением 6 – 35 кВ
| Проводники | Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки в год | ||
| 1000 … 3000 | 3000…5000 | 5001…8760 | |
| Неизолированные провода и шины напряжением 10 – 35 кВ | |||
| алюминиевые | 0,746 | 0,442 | 0,284 |
| Кабели с бумажной изоляцией с жилами напряжением 10 кВ | |||
| алюминиевые | 1,299 | 0,691 | 0,460 |
| Кабели с изоляцией из СПЭ 10 кВ | |||
| алюминиевые | 1,154 | 0,614 | 0,409 |
| Кабели с изоляцией из СПЭ 20 кВ | |||
| алюминиевые | 1,754 | 1,039 | 0,666 |
| Самонесущие изолированные провода (СИП) 10 – 20 кВ | |||
| алюминиевые | 0,773 | 0,485 | 0,294 |
| Кабели с изоляцией из СПЭ с жилами 35 кВ | |||
| алюминиевые | 1,931 | 1,161 | 0,753 |
| Самонесущие изолированные провода (СИП) 35 кВ | |||
| алюминиевые | 0,851 | 0,525 | 0,324 |
Анализируя полученные значения экономической плотности тока можно сделать вывод, что в условиях конкретного проектирования величина экономической плотности существенно отличается от нормированной величины. Так, например, значение экономической плотности тока, приведенное в ПУЭ, для неизолированных алюминиевых проводов и шин при Тм = 1000…3000 часов составляет jэк = 1,3. Значение экономической плотности тока, рассчитанное на основе реальной стоимости проводников и электроэнергии составляет jэк = 0,746. Существующая тенденция к увеличению цены на электроэнергию, а так же стоимости кабельных и воздушных ЛЭП, еще больше снижает значение экономической плотности тока, оправдывая применение больших сечений для эффективного использования электроэнергии.
Учет реального значения экономической плотности тока при проектировании кабельных и воздушных линий электропередачи повышает обоснованность принятых решений.
Литература
Какой кабель лучше купить?
Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.
Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.
Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.
Как рассчитать трехфазную проводку
Потребляемые мощность и ток электроприборами
| Название электроприбора | Мощность, кВт | Величина тока, А |
| Стиральная машина | 2 – 2,5 | 9,0 – 11,4 |
| Электроплита | 4,5 – 8,5 | 20,5 – 38,6 |
| Микроволновая печь | 0,9 – 1,3 | 4,1 – 5,9 |
| Холодильник, морозильник | 0,2 – 0,8 | 0,9 – 3,6 |
| Электрочайник | 1,8 – 2,0 | 8,4 – 9,0 |
| Утюг | 0,9 – 1,7 | 4,1 – 7,7 |
| Пылесос | 0,7 – 1,4 | 3,1 – 6,4 |
| Телевизор | 0,12 – 0,18 | 0,6 – 0,8 |
| Осветительные приборы | 0,02 – 0,150 | 0,1 – 0,6 |
Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В
Если под рукой нет таблицы, но известен потребляемый ток, то вычислить сечение можно в два этапа, используя формулы:
Советуем изучить — Искусственные механические характеристики асинхронного двигателя
Удельное сопротивление для меди ρ = 1,68*10-8 Ом*м, для алюминия – 2,82*10-8 Ом*м.
В квартирах допустимо применение кабелей только с медной жилой. Сечение жил измеряется в «квадратах». Один «квадрат» медной жилы проводит до 10 А. Для проводки в доме допустимо брать 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для лампочек.
Сечение и диаметр, отличие
Экономные светодиодные светильники можно подключить медной жилой с площадью сечения не более 0,5 кв. мм. Для розеток их выбирают в диапазоне 1,5-2,5. Отдельные линии с защитными автоматами создают для подключения духового шкафа, варочных панелей, других мощных потребителей.
Для монтажа домашней электропроводки выбирают трехжильный кабель, один проводник идет на заземление. Жила – это токоведущая часть провода, может быть одно- или многопроволочной. Жилы имеют стандартные сечения, покрыты изолирующей полимерной или резиновой оболочкой, иногда с защитной х/б оплеткой сверху. Делают жилы провода из меди, алюминия или стали.
Наилучший вариант для новой электропроводки в квартире – медный провод. Это надежнее, долговечнее, электрические показатели меди лучше, чем у алюминия.
Аналог российскому ВВГ – кабель NYM, круглой формы, с медными жилами и негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения практически те же. Выпускается кабель 2-, 3- и 4-жильный с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.
Круглый кабель удобнее прокладывать сквозь стены – отверстия сверлятся немного больше диаметра кабеля. Для внутренней проводки более удобен плоский кабель ВВГ.
Легкие и дешевые алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, при грамотном соединении имеют длительный срок службы, поскольку алюминий почти не окисляется. С алюминиевой электропроводкой можно столкнуться при ремонте в старых домах. Когда требуется подключить дополнительные энергоемкие приборы, определяют по сечению или диаметру жил проводов способность проводки из алюминия выдержать большую нагрузку (см. таблицу).
Определение нагрузочной способности электропроводки из алюминиевого провода
| Диаметр провода, мм | ||||||||||
| 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,3 | 2,5 | 2,7 | 3,2 | 3,6 | 4,5 | 5,6 | 6,2 |
| Сечение провода, мм2 | ||||||||||
| 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 16,0 | 25,0 | 30,0 |
| Макс. ток при длит. нагрузке, А | ||||||||||
| 14 | 16 | 18 | 21 | 24 | 26 | 31 | 38 | 55 | 65 | 75 |
| Макс. мощность нагрузки, ватт (BA) | ||||||||||
| 3000 | 3500 | 4000 | 4600 | 5300 | 5700 | 6800 | 8400 | 12000 | 14000 | 16000 |
Еще один момент – тип электромонтажа, который вы планируете использовать. Открытую электропроводку монтируют на поверхностях или в укрепленных поверху трубах. Скрытую электропроводку прокладывают в пустотах перекрытий, в каналах или бороздах, вырубленных в стенах, в изоляционных и стальных трубах внутри конструкционных элементов.
При закрытой электропроводке требования к сечению кабеля несколько выше, чем при открытой, поскольку без доступа воздуха кабель сильнее нагревается под нагрузкой.
Зная расчетный ток, тип кабеля и электропроводки, можно переходить к расчетам сечения проводов. Учитываются два параметра: допустимая длительная токовая нагрузка и потеря напряжения в проводах, соединяющих потребителя с источником тока. Чем больше длина провода, тем большие потери по пропускной способности он несет (тогда диаметр поперечного сечения токоведущей жилы увеличивают).
Для отдельных комнат или приборов, не требующих большой мощности, второй показатель можно не считать (потери напряжения будут слишком малы).
Расчет сечения кабеля по мощности и длине
Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшиться и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь. Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к. будут подключаться защитные автоматы.
При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:
Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:
Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и шин
1.3.22. Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и окрашенных шин приведены в табл. 1.3.29-1.3.35. Они приняты из расчета допустимой температуры их нагрева +70°С при температуре воздуха +25°С.
Для полых алюминиевых проводов марок ПА500 и ПА600 допустимый длительный ток следует принимать:
1.3.23. При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.
1.3.24. При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т.п.).
Таблица 1.3.29. Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80
Таблица 1.3.30. Допустимый длительный ток для шин круглого и трубчатого сечений
* В числителе приведены нагрузки при переменном токе, в знаменателе — при постоянном.
Таблица 1.3.31. Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения
* В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе — постоянного.
Таблица 1.3.32. Допустимый длительный ток для неизолированных бронзовых и сталебронзовых проводов
* Токи даны для бронзы с удельным сопротивлением ρ20=0,03 Ом•мм2/м.
Таблица 1.3.33. Допустимый длительный ток для неизолированных стальных проводов
Таблица 1.3.34. Допустимый длительный ток для четырехполосных шин с расположением полос но сторонам квадрата («полый пакет»)
Таблица 1.3.35. Допустимый длительный ток для шин коробчатого сечения
При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):
1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%.
2. Для изолированных проводников сечением 16 мм и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%.
3. Для линий одинакового сечения с ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в раз, причем определяется из выражения
Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией
1.3.10. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.
При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.
Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).
Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10-12 проводников.
Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.
Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по табл. 1.3.7, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
* Токи относятся к шнурам, проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.9. Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий
* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.10. Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников
* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.11. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1,3 и 4 кВ
Таблица 1.3.12. Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах
1.3.11. Допустимые длительные токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) следует принимать, как для проводов, проложенных в воздухе.
Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах, следует принимать по табл. 1.3.4-1.3.7 как для одиночных проводов и кабелей, проложенных открыто (в воздухе), с применением снижающих коэффициентов, указанных в табл. 1.3.12.
При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные провода и кабели не учитываются.
Выбор сечений проводников по нагреву и по экономической плотности тока
Для определения величины плотности тока в проводниках существуют два критерия:
а) наибольшая допустимая температура нагрева проводников, обуславливающая наибольшую допустимую плотность тока;
б) наименьшие годные расходы на эксплуатацию электрической сети, обуславливающие экономическую плотность тока.
В соответствии с требованиями ПУЭ выбор сечении проводников должен производиться по наибольшим допустимым плотностям тока с последующей проверкой на экономические плотности тока.
Проверке по экономической плотности тока не подлежат:
а) сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 в при годовой продолжительности использования максимума нагрузки предприятия до 4000—5000 ч
б) все ответвления к отдельным электроприемникам на напряжение до 1000 в
в) сети временных сооружений, а также устройства с малым сроком службы (3—5 лет);
д) проводники к сопротивлениям, пусковым реостатам и т. п.
Для выбора сечений проводников питающей сети по наибольшей допустимой плотности тока необходимо знать:
а) получасовой максимум нагрузки;
б) род и способ прокладки сети;
в) температурные условия окружающей среды.
Для выбора сечений по экономической плотности тока вместо получасового максимума берут среднесменную нагрузку.
Расчетные нагрузки па отдельных участках питающей сети определяются методами, изложенными в § 8-2. Для распределительной сети, т. е. для ответвлений к отдельным электроприемникам, за расчетный ток, как уже говорилось выше, принимается номинальный ток электроприемника или арифметическая сумма номинальных токов нескольких злектроприемников, если они включены в «цепочку».
Для взрывоопасных помещений всех категорий расчетные условия утяжеляются и сводятся к следующему:
а) провода или кабели с резиновой изоляцией в силовых цепях должны иметь пропускную способность не ниже 125% номинального тока плавкой вставки или 110% тока уставки автомата;
б) кабели с бумажной изоляцией в силовых цепях должны иметь пропускную способность не ниже 100% номинального тока плавкой вставки или 80% тока уставки автомата;
в) проводники с любой изоляцией в ответвлениях к коротко- замкнутым электродвигателям должны иметь пропускную способность не менее 125% номинального тока электродвигателя.
Длительно допустимые токовые нагрузки и относящиеся к ним поправочные коэффициенты приведены в табл. 8-18—8-19.
70С для голых проводов и шин. Для кабелей с бумажной изоляцией допустимые температуры нагрева даны непосредственно в таблицах нагрузок.
Если температура среды в месте прокладки отличается от +25° С, то допустимые нагрузки корректируются путем умножения их на коэффициенты, приведенные в табл. 8-19.
Для голых проводов и шин поправочные коэффициенты следует применять только в случаях, когда температура среды значительно отличается от принятой в таблицах нагрузок.
2. Для кабелей, проложенных в земле, длительно допустимые токовые нагрузки приняты из расчета прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0,7—1,0 м при температуре земли +15° С и удельном сопротивлении земли в 120 тепловых ом. При температуре земли, отличной от +15° С, допустимые нагрузки корректируются с помощью той же табл. 8-19.
В случае параллельной прокладки нескольких кабелей допустимые нагрузки должны быть умножены на понижающие коэффициенты, указанные в таблице 8-18. При этом в числе лежащих рядом кабелей не должны учитываться резервные, т. е. такие кабели, при отключении которых пропускная способность линии оказывается достаточной для длительной передачи всей расчетной мощности.
3. Длительно допустимые нагрузки на одиночные кабели, прокладываемые в трубах в земле без искусственной вентиляции, должны приниматься как для таких же кабелей, прокладываемых в воздухе.
4. Если отдельные участки кабельной трассы находятся в разных условиях охлаждения то допустимая нагрузка должна приниматься для наихудших условий, если, однако, длина участка, находящегося в наихудших условиях, превышает 10 м.
5. При повторно-кратковремеином, кратковременном и тому подобных режимах работы электроприемников (с общей продолжительностью цикла до 10 мин и продолжительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетной токовой нагрузки для проверки сечения проводника по нагреву следует принимать токовую нагрузку, приведенную к длительному режиму, При этом:
а) для медных проводников сечением до 6 мм2, а для алюминиевых проводников — до 10 мм2 включительно токовые нагрузки принимаются как для установок с длительным режимом работы;
б) для медных проводников сечением более 10 мм2, а для алюминиевых проводников — более 16 мм2 допустимые токовые нагрузки умножаются на коэффициент О.бТб/ПВ, где ПВ — продолжительность включения, выраженная в относительных величинах.
6. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников ;н> температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токовые нагрузки следует определять как для повторно-кратковременного режима. При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями, допустимые токовые нагрузки следует принимать по нормам для установки с длительным режимом работы.
7. Нулевые проводники в четырехпроводной системе трехфазного тока должны иметь пропускную способность не менее наибольшей возможной длительной токовой нагрузки в них и сечение не менее 50% сечения проводника фазы той же цепи.
Экономические плотности тока приведены в табл. 8-20. При пользовании ею необходимо руководствоваться нижеследующим:
1. Для изолированных проводов сечением 6 мм2 и менее экономические плотности тока должны быть повышены на 40%.
2. При нагрузке, распределенной неравномерно по длине проводника одинакового сечения, экономическая плотность тока по таблице для начального участка линии умножается на коэффициент распределения Кр, принимаемый в зависимости от коэффициента линейного заполнения Кл.-Л, равного отношению среднего по длине тока СТ) к току начального участка н-у:
3. При выборе сечении проводников для ряда однотипных, взаимно резервирующих друг друга элекпроприемппкив общим числом п, если известно, что все они одновременно не включаются и т из них поочередно находится в работе, экономическая плотность тока должна быть увеличена против норм таблицы в Vnjm раз.
Проверка проводников по условиям короны и радипомех
1.3.33. При напряжении 35 кВ и выше проводники должны быть проверены по условиям образования короны с учетом среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте расположения данной электроустановки над уровнем моря, приведенного радиуса проводника, а также коэффициента негладкости проводников.
При этом наибольшая напряженность поля у поверхности любого из проводников, определенная при среднем эксплуатационном напряжении, должна быть не более 0,9 начальной напряженности электрического поля, соответствующей появлению общей короны.
Проверку следует проводить в соответствии с действующими руководящими указаниями.
Кроме того, для проводников необходима проверка по условиям допустимого уровня радиопомех от короны.
Опубликовано: 24.01.2019 Обновлено: 24.01.2019
Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.
Одной из основных характеристик движения зарядов является плотность тока, формула которого описывает электрический заряд, переносимый за 1 секунду через сечение проводника, которое перпендикулярно направлению этого тока.
Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.
Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36.
Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока
В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.
Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов.
Сечение проводов при закрытой и открытой электропроводке
Существует два варианта монтажа комнатной проводки:
Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры. Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли. Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.
Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия. Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки
Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.
Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.
Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов
Причины нагрева кабеля
Токоведущие жилы могут перегреваться по нескольким причинам, которые напрямую связаны с природой электрического тока. Электрическое поле приводит в движение электроны, которые перемещаются по выбранному проводнику. В кристаллических решетках, из которых состоят металлы, действуют сильные молекулярные связи.
Предлагаем ознакомиться Максимально допустимый ток для медных проводов
Представьте шарик для настольного тенниса и паутину. Вторая — более-менее прочна, первый — обладает малым весом, поэтому для того, чтобы шарик разорвал паутину, придется приложить больше усилий. Чем сильнее вы выполните замах, тем более напряженными будут ваши мышцы. Чем больше напряжение, тем выше затрачиваемая энергия. Соответственно и мышцы будут нагреваться сильнее.
Так и электроны вынуждены высвобождать больше тепла, затрачивая немало энергии на преодоление этих молекулярных связей. Такой процесс называется преобразованием электрической энергии в тепловую.
Сравнить такое явление можно с выделением тепла при трении. Можно сказать, что электроны вынуждены тереться о кристаллическую решетку металла и тем самым выделять тепло. Данное свойство металлического кабеля имеет свои преимущества и недостатки. Нагрев может быть полезен на производственных объектах и для бытовых приборов.
Он является основным свойством, позволяющим работать электрическим печам, обогревателям, утюгам и чайникам. Однако в обычных электрических сетях это может привести к перегреву и разрушению изоляции, а впоследствии — и вовсе к возгоранию. Могут испортиться техника и оборудование. Происходит подобное в случае превышения заданной нормы для длительных токовых нагрузок.
Перечислим три основные причины перегрева проводника:
Старая алюминиевая проводка в квартире
«Протоптанные» пути вычислений
Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В. Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.
Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам
Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².
Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.
Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.
Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм². Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена. Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.
Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:
Выбор сечения провода по количеству потребителей
Нельзя просто так ответить на вопрос: «2 5 квадрата – сколько киловатт можно прицепить?». На сечение влияет диаметр жил кабеля, квт – это мощность потребителя.
Для каждого помещения нужно подсчитать общее количество приборов, которые будут присоединяться к точке подключения. Таким образом, определяются с суммарной нагрузкой.
К примеру, на кухне будут установлены электроприборы, имеющие мощность:
Это подразумевает монтаж, как минимум, двух розеток и подвод общего провода, рассчитанного на суммарную мощность 11,8 кВт, плюс 30% запаса для непредвиденных включений. Это могут быть пылесос, светильник и т.д.
Зная суммарную мощность Pсумм = 11,8 кВт (11800 Вт) и напряжение в сети U = 220 В, пользуясь формулой мощности, находят предполагаемый потребляемый ток в амперах (А).
I = P/U = 11800/220 = 53,6 А.
При одновременном включении приборы будут потреблять такой ток. Выбирая сечение подводящего проводника, к этому значению нужно добавить 30%. На практике не используют ГОСТ, а применяют «метод 5 А», просто прибавляя 5 А, не вычисляя проценты. Одновременное включение бытовых приборов редкий случай, поэтому запас по току в 5 А – вполне достаточная прибавка.
После расчета тока необходимо определиться с материалом токоведущих жил.
Информация. Алюминий дешевле меди, но для работы с одним и тем же током площадь поперечного сечения алюминиевых жил должна быть больше. Плотность тока у алюминия – 8 А/мм2, у меди – 10 А/мм2.
Далее нужное сечение выбирают по таблице, определив значение тока и материал, из которого выполнены токопроводящие жилы.
Выбор кабеля в таблице мощностей
Можно подобрать сечение при определении нагрузки на кабель, зная только потребляемую мощность и длину. Расчёт производится в следующем порядке:
Далее, зная длину кабеля и удельное сопротивление материала, определяют площадь сечения S = (ρ*L)/R, (мм2).
Какой ток считается длительно допустимым? Ясно, что для разных кабелей или проводников он будет различным. Для кабельной продукции существует рабочая длительная температура Тдд, указанная в документации. При такой температуре токопроводящие жилы могут находиться постоянно без вреда для своих характеристик.
Для практического применения подходят таблицы из Правил Устройств Электроустановок (ПУЭ).
В таблице нагрузки представлена линейка допустимых токов.
Рассчитывая сечение питающего кабеля для квартиры, необходимо нарисовать схему. На чертёж нанести всех потребителей электроэнергии, для каждой комнаты. Количество электроприёмников, включенных в отдельную цепь, будет составлять общее число только для этой цепи. Суммарная мощность всех потребителей – главный критерий при выборе сечения вводного кабеля. Далее сечение будет уменьшаться по мере разветвления от общих цепей к отдельным ветвям схемы.
Ниже – таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока. А в правом столбце – выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.
Предлагаем ознакомиться Варианты отделки стен в бане
| Макс. мощность, кВт | Макс. ток нагрузки, А | Сечение провода, мм2 | Ток автомата, А |
| 1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
| 3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
| 4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
| 5 | 22.7 | 4 | 25 |
| 6 | 27.3 | 4 | 32 |
| 7 | 31.8 | 4 | 32 |
| 8 | 36.4 | 6 | 40 |
| 9 | 40.9 | 6 | 50 |
| 10 | 45.5 | 10 | 50 |
| 11 | 50.0 | 10 | 50 |
| 12 | 54.5 | 16 | 63 |
| 13 | 59.1 | 16 | 63 |
| 14 | 63.6 | 16 | 80 |
| 15 | 68.2 | 25 | 80 |
| 16 | 72.7 | 25 | 80 |
| 17 | 77.3 | 25 | 80 |
Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата – поменьше.
Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току, либо сечение провода по мощности.
А также – выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.
В этой таблице данные приведены для следующего случая.
Если температура окружающей среды будет на 20 0С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.
Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например
нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору – обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.
Это правило дается без запаса, впритык, поэтому полученный результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, ток 32 Ампер. Нужен провод сечением 32/10 = 3,2 мм2. Выбираем ближайший (естественно, в бОльшую сторону) – 4 мм2. Как видно, это правило вполне укладывается в табличные данные.
И в заключение – опять про старый добрый алюминиевый провод.
Алюминий пропускает ток хуже, чем медь. Этого знать достаточно, но вот немного цифр. Для алюминия (того же сечения, что и медный провод) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди всего на 20%. При токах до 80 А алюминий пропускает ток хуже на 30%.
Считаю, что знаний, приведенных в данной статье, вполне достаточно, чтобы выбрать провод по соотношениям “цена/толщина”, “толщина/рабочая температура” и “толщина/максимальный ток и мощность”.
Сечение провода может подбираться в зависимости от максимальной токовой нагрузки на линию. Причем каждый бытовой прибор имеет разную мощность. В списке ниже перечислены мощности наиболее распространенного оборудования:
Очевидно, что перечисленные электроприборы устанавливаются на кухне. Если сложить все указанные числовые значения, можно получить суммарную нагрузку на кухонную электрическую сеть. Она составит порядка 12 кВт, но сечение следует подбирать с запасом до 30%. В идеале на кухне прокладывается электрический кабель с сечением, соответствующим мощности 15-16 кВт. Для подключения оборудования потребуется не менее двух розеток.
Определение сечения медного кабеля
Напряжение электрической сети составляет 220 В. Зная данный параметр и суммарную нагрузку, достаточно воспользоваться простой формулой для расчета потребляемого тока:
Это максимально допустимый ток для прокладываемого кабеля, но фактически перечисленные выше бытовые приборы будут потреблять порядка 56-57 А. Однако не нужно исключать ситуаций, когда к сети будут подключаться и другие устройства — пылесос, дополнительные светильники и так далее. Многие электрики избегают расчетов с использованием коэффициента 1,3 (запас 30%), а просто добавляют к фактическому значению допустимого тока еще 5 А.
Определение сечения алюминиевого кабеля
От длины кабеля зависит такая величина, как потеря напряжения. Одна из потенциальных неприятных ситуаций: на конце выбранного провода напряжение уменьшилось до минимума, чего недостаточно для обеспечения функциональности оборудования. В бытовых электрических сетях потери будут невелики, поэтому ими можно пренебречь.
Размещая кабель на более протяженных участках, нужно учитывать падение напряжения, которое рассчитывается по формуле, указанной выше. Любой проводник имеет определенное электрическое сопротивление, которое зависит от ряда характеристик:
Максимальная длина кабеля для различных токовых нагрузок
Для расчета падения напряжения в обычных случаях достаточно перемножить сопротивление и допустимый ток. Фактическая величина может быть больше, но не более чем на 5%. Если она не вписывается в заданные рамки, придется использовать кабель с большим сечением.
Для расчета сечения кабеля по мощности и длине нужно действовать следующим образом:
Предлагаем ознакомиться Расчет сечения кабеля от мощности
Последствия превышения тока
Чрезмерное увеличение температуры разрушает проводник и цепь прохождения электрического тока. Нарушение изоляции в результате теплового воздействия создает благоприятные условия для коррозии, повышает вероятность короткого замыкания. Кроме повреждений оборудования, ухудшается безопасность. Необходимо подчеркнуть дополнительные затраты, которые вызваны сложными операциями по восстановлению работоспособности скрытой проводки.
Приведенные выше рекомендации надо соблюдать в комплексе. Не следует превышать длительно допустимый правилами ток. Необходимо поддерживать благоприятные условия эксплуатации. Нужно не забывать о соответствующих коррекциях при разовом или постоянном подключении мощных нагрузок.
Кратковременные режимы работы
Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели корректируют умножением на поправочный коэффициент. В профессиональных расчетах учитывают дополнительные факторы:
Коэффициент для кратковременного (повторного) режима равен 0,875/√П. Здесь «П» – относительная величина (время включения/длительность цикла). Эту поправку применяют при следующих условиях:
Область и условия применения метода экономической плотности тока
Экономическая плотность тока jэк в течение многих лет применялась для выбора сечений кабельных линий напряжением выше 1 кВ и воздушных линий 35–500 кВ. В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при Uном > 1 кВ, а также воздушных линий 6–20 кВ.
Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют по нагреву, по допустимой потере напряжения DUдоп, по механической прочности.
Выбору по экономической плотности тока не подлежат:
Сечение кабельных линий напряжением выше 1 кВ, выбранное по экономической плотности тока, проверяется по нагреву, по допустимым потерям и отклонениям напряжения, а также по термической стойкости при токах короткого замыкания.
Данные, приведенные в табл. 1, относятся к линиям с номинальным напряжением, не превышающим 220 кВ. Для электропередач 330 и 500 кВ экономическая плотность тока не нормируется. Сечение проводов таких линий выбирается на основе сопоставления приведенных затрат, которые определяются для нескольких вариантов конструкции расщепленного провода и его суммарного сечения.
Расчет размера сечения по нагрузке
Простейший способ подбора кабеля с нужным размером — расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.
Алгоритм расчетных действий следующий:
Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.
Экономическая плотность тока
По мере уменьшения сечения проводов возрастают потери при передаче электрической энергии, а при увеличении сечения все наоборот – потери уменьшаются, но возрастают капитальные затраты на сооружение электросети.
Таким образом, стремление уменьшить потери приводит к увеличению сечения проводников, а стремление снизить затраты – к его уменьшению. Получается замкнутый круг.
Поэтому в экономическом отношении наилучшим будет тот вариант, при котором сумма приведенных затрат снизится до минимума, что будет соответствовать определенному сечению проводов линии, называемому экономическим сечением Sэ.
Для определения экономического сечения провода необходимо производить сложные и трудоемкие вычисления, а также сопоставлять несколько вариантов. Поэтому ПУЭ устанавливает величину экономической плотности тока jэ для практических расчетов:
Где: Iм – расчетный ток линии при нормальной работе сети, А.
Рекомендуемые экономические плотности тока указаны в таблице ниже, которая составлена с учетом окупаемости капитальных затрат за 5 – 8 лет:
Продолжительность использования максимумов нагрузки в часах можно определить из годового графика нагрузки используя выражения:
Где: Wгод – расход энергии годовой, кВт∙ч; Рmax – максимальная активная мощность, кВт;
Средние величины использования максимума нагрузки (часов в год) для:
При выполнении проверки или выборе сечений проводов по экономической плотности тока в соответствии с приведенной выше таблицей расчетный ток должен определятся без учета повышения нагрузки при авариях или ремонтах. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.
По экономической плотности тока не проверяются:
Экономическая плотность тока на 40% повышается для проводов и кабелей всех сечений при максимуме нагрузке, наступающем ночью, а также для изолированных проводов сечением до 16 мм2 включительно независимо от времени максимума.