Расчет сечения кабеля по току, мощности, длине. Как выбрать сечение кабеля Выбор сечения кабеля по току кз
Сечения проводов и жил кабелей выбирают в зависимости от ряда технических и экономических факторов. Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:
а) Для кабельных линий (КЛ) сечение выбирают по таблицам ПУЭ, которые учитывают температуру жилы кабеля нагревающей изоляцию проводников.
б) Для воздушных линий (ВЛ) сечение выбирают по таблицам ПУЭ, которые учитывают допустимую температуру нагрева проводов, т.к. от неё зависит механическая прочность проводников.
Выбираемое сечение обычно должно быть больше расчётного. По таблицам берут сечение, допускающее ближайший больший или одинаковый ток по сравнению с расчётным.
Нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания:
а) КЛ. Выбор осуществляют по количеству тепла, выделяемого за определённое время и вызывающего нагрев жилы кабеля.
б) ВЛ. При прохождении тока КЗ выделяется большое количество теплоты, которое снижает механическую прочность проводов.
Сечение выбирают ближайшее меньшее по сравнению с расчётным значением.
Потери (падение) напряжения в линиях от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах имеют одинаковое значение, как для кабельных, так и для воздушных линий и различаются только разными значениями их индуктивного и ёмкостного сопротивлений.
Механическая прочность - устойчивость к механической нагрузке (собственная масса, гололед, ветер):
а) КЛ. Механическая прочность жил кабеля определяется механической нагрузкой на жилы и оболочку кабеля от полной собственной массы кабеля при его прокладке, протяжке и подвеске. Нагрузку учитывают при проектировании прокладки кабеля; она определяет минимально допустимое сечение жил кабеля и типа его исполнения (приводится в справочной литературе).
б) ВЛ. Сечение проводов воздушных линий по механической прочности выбирают в зависимости от собственной массы, а также от силы ветра и массы гололеда, возможных в данном географическом районе.
Коронирование - фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды. Коронный разряд происходит в резко неоднородном поле и начинается у электрода с малым радиусом кривизны (жилы кабеля или провода) при напряженности поля, равной критической. Увеличение радиуса кривизны приводит к снижению напряженности поля и предотвращению коронирования.
а) КЛ. Коронный разряд в изоляции кабелей приводит к разложению изоляции и в дальнейшем к пробою её. Поэтому сечение жил кабеля выбирают для случая полного отсутствия коронирования.
б) ВЛ. Коронный разряд приводит к увеличению потерь электроэнергии на коронирование. Поэтому выбор сечения проводов ВЛ производят по условию отсутствия коронирования при хорошей погоде.
Экономическая целесообразность. Сечение должно выбираться по годовым затратам в соответствии с расчётом. При выборе сечения принимают ближайшее меньшее стандартное по отношению к расчётному (нестандартному) сечению.
Выбор стандартного сечения проводника
При выборе стандартного сечения исходят из следующего:
1)При выборе сечения по
термической стойкости
выбирают ближайшее меньшее сечение,
т.к. метод расчёта содержит повышенный
процент ошибки, в сторону превышения
сечений.
2)Выбор сечения по
механической прочности
для КЛ производят без расчётов, т.к.
самое малое (начальное в таблице) сечение
является механически стойким. Для ВЛ
выбирают ближайшее большее стандартное
сечение.
3)Выбор сечения по условиям
короны
производят без расчётов, для проводов
ВЛ выбирают ближайшее большее сечение,
для КЛ кабели выпускаются на каждое
стандартное напряжение.
4)По потерям напряжения
выбирают ближайшее большее сечение. В
некоторых случаях, когда расчётное
сечение близко к стандартному, можно
принять и меньшее (например, полученное
расчётное сечение равно
36,5 мм 2 ; можно принять сечение35 мм 2 , на основании
конкретных данных о достоверности
электрических нагрузок, положенных в
основу расчёта).
5)При выборе сечения по
нагреву
выбирают ближайшее большее сечение.
Однако не следует стремиться повышать
сечение без достаточных на то оснований.
6)После того как определено
минимально допустимое сечение провода
по техническим условиям
,его сравнивают с экономически
целесообразным сечением.
По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выбор сечения проводника производят по экономической плотности тока:
(4.1)
где
- экономически целесообразное сечение
проводника;
- расчётный ток;
- экономическая плотность тока.
В данной методике не учитывается экономическая оценка эффективности (см. рис. 1), определяемая выражением:
(4.2)
где
- годовые затраты, тыс. руб.;
- годовые эксплуатационные расходы,
тыс. руб.: суммарная стоимость потерь
электроэнергии, амортизационных
отчислений, стоимости ремонта и
эксплуатации;
- годовые капитальные затраты с учётом
нормативного коэффициента.
Рис. 1. Функциональная зависимость годовых затрат от сечения проводников.
Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. , как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме? Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.
Основные правила
При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.
После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.
Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.
За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.
Важность правильного выбора сечения
Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.
Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:
P=UI cos φ=I²*R
R – активное сопротивление.
Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.
Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.
R=ρ*l/S
ρ – удельное сопротивление;
l – длина проводника;
S – площадь поперечного сечения.
Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.
Если покупаете провод и замеряете его диаметр, то не забудьте, что площадь рассчитывается по формуле:
S=π*d²/4
d – диаметр.
Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.
Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.
Расчет сечения провода по мощности и току
Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.
Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.
Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:
I=(PK)/(U cos φ)
P – мощность в ваттах
U =220 Вольт
K =0,75 – коэффициент одновременного включения;
cos φ=1 для бытовых электроприборов;
Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:
I=P/(U√3 cos φ)
U =380 Вольт
Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.
Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.
Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).
Влияние длины проводки на выбор кабеля
Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм кв. это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.
Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.
Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.
Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.
Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:
∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн
P — активная мощность, Вт.
Q — реактивная мощность, Вт.
r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.
x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.
Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).
L — длинна линии, м.
Ну а если попроще для бытовых условий:
R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S ;
I – сила тока, находят из закона Ома;
Допустим, у нас получилось, что I =4000 Вт/220 В =18,2 А.
Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R =0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.
Тогда ΔU =18,2*0,46=8,37 В
В процентном соотношении
8,37*100/220=3,8%
На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают с тепловыми и электромагнитными расцепителями.
Значения токов легко определить , зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки (открытой проводки) на сечение провода:
- для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,
- для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо использовать другой.
При выполнении скрытой силовой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8. Следует отметить, что открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности.
Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей , то можно воспользоваться нижеприведенными таблицами.
В следующей таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора зашитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.
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.
* Токи относятся к проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.
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 данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки.
В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.
Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях.
- Медь, U = 220 B, одна фаза, двухжильный кабель
- Медь, U = 380 B, три фазы, трехжильный кабель
* величина сечения может корректироваться в зависимости от конкретных условий прокладки кабеля
Наименьшие сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках.
|
Сечение жил, мм 2 |
||
|
Проводники |
алюминиевых |
|
|
Шнуры для присоединения бытовых электроприемников |
||
|
Кабели для присоединения переносных и передвижных электроприемников в промышленных установках |
||
|
Скрученные двухжильные провода с многопроволочными жилами для стационарной прокладки на роликах |
||
|
Незащищенные изолированные провода для стационарной электропроводки внутри помещений: |
||
|
непосредственно по основаниям, на роликах, клицах и тросах |
||
|
на лотках, в коробах (кроме глухих): |
||
|
однопроволочных |
||
|
многопроволочных (гибких) |
||
|
на изоляторах |
||
|
Незащищенные изолированные провода в наружных электропроводках: |
||
|
по стенам, конструкциям или опорам на изоляторах; |
||
|
вводы от воздушной линии |
||
|
под навесами на роликах |
||
|
Незащищенные и защищенные изолированные провода и кабели в трубах, металлических рукавах и глухих коробах |
||
|
Кабели и защищенные изолированные провода для стационарной электропроводки (без труб, рукавов и глухих коробов): |
||
|
для жил, присоединяемых к винтовым зажимам |
||
|
для жил, присоединяемых пайкой: |
||
|
однопроволочных |
||
|
многопроволочных (гибких) |
||
|
Защищенные и незащищенные провода и кабели, прокладываемые в замкнутых каналах или замоноличенно (в строительных конструкциях или под штукатуркой) |
||
Нередко перед приобретением кабельной продукции возникает необходимость самостоятельного замера ее сечения во избежание обмана со стороны производителей, которые из-за экономии и установления конкурентной цены могут незначительно занижать этот параметр.
Также знать, как производится определение сечения кабеля, необходимо, например, при добавлении новой энергопотребляющей точки в помещениях со старой электропроводкой, на которой отсутствует какая-либо техническая информация. Соответственно, вопрос о том, как узнать сечение проводников, остается актуальным всегда.
Общая информация о кабеле и проводе
При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.
Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку).
Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.
Материалы проводников
Количество энергии, какую передает проводник, зависит от ряда факторов, главный из которых – это материал токопроводящих жил. Материалом жилок проводов и кабелей могут выступать следующие цветные металлы:
- Алюминий. Дешевые и легкие проводники, что является их преимуществом. Им присуще такие отрицательные качества, как низкая электропроводность, склонность к механическим повреждением, высокое переходное электросопротивление окисленных поверхностей;
- Медь. Наиболее популярные проводники, имеющие, по сравнению с другими вариантами, высокую стоимость. Однако им присуще малое электрическое и переходное на контактах сопротивление, достаточно высокая эластичность и прочность, легкость в спайке и сварке;
- Алюмомедь. Кабельные изделия с жилами из алюминия, которые покрыты медью. Им свойственна чуть меньшая электропроводность, чем у медных аналогов. Также им присуще легкость, среднее сопротивление при относительной дешевизне.
Важно! Некоторые способы определения сечения кабелей и проводов будут зависеть именно от материала их жильной составляющей, который напрямую влияет на пропускную мощность и силу тока (метод определения сечения жил по мощности и току).
Измерение сечения проводников по диаметру
Существует несколько способов, как определить сечение кабеля или провода. Разница при определении площади сечения проводов и кабелей будет заключаться в том, что в кабельной продукции требуется производить замеры каждой жилы в отдельности и суммировать показатели.
Для информации. Измеряя рассматриваемый параметр контрольно-измерительными приборами, необходимо изначально произвести замеры диаметров токопроводящих элементов, желательно сняв изоляционный слой.
Приборы и процесс измерения
Приборами для замеров могут выступать штангенциркуль или микрометр. Используют обычно механические приспособления, но могут применяться и электронные аналоги с цифровым экраном.
В основном, замеряют диаметр проводов и кабелей посредством штангенциркуля, так как он найдется в почти каждом домашнем хозяйстве. Им также можно замерять диаметр проводов в работающей сети, например, розетке или щитовом устройстве.
Определение сечения провода по диаметру совершается по следующей формуле:
S = (3,14/4)*D2, где D – диаметр провода.
Если кабель в своем составе имеет больше одной жилы, то необходимо произвести замеры диаметра и расчет сечения по вышеприведенной формуле для каждой из них, после объединить полученный результат, воспользовавшись формулой:
Sобщ= S1 + S2 +…+Sn, где:
- Sобщ – общая площадь поперечного сечения;
- S1, S2, …, Sn – поперечные сечения каждой жилы.
На заметку. Для точности полученного результата рекомендуется производить измерения не менее трех раз, поворачивая проводник в разные стороны. Результатом будет являться средний показатель.
При отсутствии штангенциркуля или микрометра диаметр проводника можно определить посредством обычной линейки. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции:
- Очистить изоляционный слой жилы;
- Накрутить плотно друг другу витки вокруг карандаша (их должно быть не менее 15-17 шт.);
- Произвести замер длины намотки;
- Разделить полученную величину на количество витков.
Важно! Если витки не будут уложены на карандаш равномерно с зазорами, то точность полученных результатов измерения сечения кабеля по диаметру будет под сомнением. Для повышения точности замеров рекомендуется производить замеры с разных сторон. Толстые жилы навить на простой карандаш будет сложно, поэтому лучше прибегнуть к штангенциркулю.
После измерения диаметра площадь сечения провода рассчитывается по вышеописанной формуле или определяется по специальной таблице, где каждому диаметру соответствует величина площади сечения.
Диаметр провода, имеющего в своем составе сверхтонкие жилы, лучше замерять микрометром, так как штангенциркуль может с легкостью проломить ее.
Определить сечение кабеля по диаметру проще всего посредством таблицы, которая приведена ниже.
Таблица соответствия диаметра провода сечению провода
| Диаметр проводникового элемента, мм | Площадь сечения проводникового элемента, мм2 |
|---|---|
| 0,8 | 0,5 |
| 0,9 | 0,63 |
| 1 | 0,75 |
| 1,1 | 0,95 |
| 1,2 | 1,13 |
| 1,3 | 1,33 |
| 1,4 | 1,53 |
| 1,5 | 1,77 |
| 1,6 | 2 |
| 1,8 | 2,54 |
| 2 | 3,14 |
| 2,2 | 3,8 |
| 2,3 | 4,15 |
| 2,5 | 4,91 |
| 2,6 | 5,31 |
| 2,8 | 6,15 |
| 3 | 7,06 |
| 3,2 | 7,99 |
| 3,4 | 9,02 |
| 3,6 | 10,11 |
| 4 | 12,48 |
| 4,5 | 15,79 |
Сечение сегментного кабеля
Кабельная продукция с сечением до 10 мм2 практически всегда производится круглой формы. Таких проводников вполне достаточно для обеспечения бытовых нужд домов и квартир. Однако при большем сечении кабеля жилы ввода от внешней электрической сети могут выполняться в сегментном (секторном) виде, и определить сечение провода по диаметру уже будет довольно сложно.
В таких случаях необходимо прибегнуть к таблице, где размер (высота, ширина) кабеля принимает соответствующее значение площади сечения. Изначально необходимо линейкой измерить высоту и ширину требуемого сегмента, после чего требуемый параметр может быть рассчитан соотнесением полученных данных.
Таблица расчета площади сектора жилы электрокабеля
| Тип кабеля | Площадь сечения сегмента, мм2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | |
| Четырехжильный сегментный | в | - | 7 | 8,2 | 9,6 | 10,8 | 12 | 13,2 | - |
| ш | - | 10 | 12 | 14,1 | 16 | 18 | 18 | - | |
| Трехжильный сегментный многопроволочный, 6(10) | в | 6 | 7 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13,2 | 15,2 |
| ш | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | |
| Трехжильный сегментный однопроволочный, 6(10) | в | 5,5 | 6,4 | 7,6 | 9 | 10,1 | 11,3 | 12,5 | 14,4 |
| ш | 9,2 | 10,5 | 12,5 | 15 | 16,6 | 18,4 | 20,7 | 23,8 | |
Зависимость тока, мощности и сечения жил
Измерить и произвести расчеты площади сечения кабеля по диаметру жилы недостаточно. Перед прокладкой проводки или иных типов электросетей необходимо также знать пропускную способность кабельной продукции.
Выбирая кабель, необходимо руководствоваться несколькими критериями:
- сила электротока, которую будет пропускать кабель;
- мощность, потребляемая источниками энергопотребления;
Мощность
Самым важным параметром при электромонтажных работах (в частности прокладке кабелей) является пропускная мощность. От сечения проводника зависит максимальная мощность передаваемой по нему электроэнергии. Поэтому крайне важно знать общую мощность источников потребления энергии, которые будут подключены к проводу.
Обычно производители бытовой техники, приборов и иных электротехнических изделий указывают на этикетке и в прилагаемой к ним документации максимальную и среднюю мощность потребления. Например, машина для стирки белья может потреблять электроэнергию в диапазоне от десятков Вт/ч при режиме полоскания до 2,7 кВт/ч при нагреве воды. Соответственно, к ней должен подключаться провод с тем сечением, которого хватит для передачи электроэнергии максимальной мощности. Если к кабелю подключается два и более потребителя, то общая мощность определяется путем сложения предельных значений каждого из них.
Усредненная мощность всех электроприборов и осветительных устройств в квартире редко превышает 7500 Вт для однофазной сети. Соответственно, сечения кабелей в электропроводке необходимо подбирать под это значение.
Так, для значения общей мощности 7,5 кВт необходимо использовать медный кабель с сечением жилы 4 мм2, который способен пропустить около 8,3 кВт. Сечение проводника с алюминиевой жилой в таком случае должно быть не менее 6 мм2, пропускающее мощность тока от 7,9 кВт.
В индивидуальных жилых постройках нередко применяется трехфазная система электроснабжения на 380 В. Однако большая часть техники не рассчитана на такое электронапряжения. Напряжение в 220 В создается посредством их подсоединения в сеть через нулевой кабель с равномерном распределением токовой нагрузки на все фазы.
Электроток
Зачастую мощность электрооборудования и техники может быть не известна владельцу из-за отсутствия этой характеристики в документации или полностью утерянных документов, этикеток. Выход в такой ситуации один – произвести расчет по формуле самостоятельно.
Мощность определяется по формуле:
P = U*I, где:
- Р – мощность, измеряемая в ваттах (Вт);
- I – сила электротока, измеряемая в амперах (А);
- U – приложенное электронапряжение, измеряемое в вольтах (В).
Когда неизвестна сила электротока, то ее можно измерить контрольно-измерительными приборами: амперметром, мультиметром, токоизмерительными клещами.
После определения потребляемой мощности и силы электротока можно посредством нижеприведенной таблицы узнать необходимое сечение кабеля.
Расчет сечения кабельных изделий по токовой нагрузке необходимо производить для дальнейшей защиты их от перегрева. Когда по проводникам проходит слишком большой электроток для их сечения, то может происходить разрушение и оплавление изоляционного слоя.
Предельно допустимая длительная токовая нагрузка – это количественное значение электротока, который сможет пропускать кабель достаточно долго без перегревов. Для определения этого показателя изначально необходимо просуммировать мощности всех энергопотребителей. После этого произвести вычисления нагрузки по формулам:
- I = P∑*Kи/U (однофазная сеть),
- I = P∑*Kи/(√3*U) (трехфазная сеть), где:
- P∑ – общая мощность энергопотребителей;
- Kи – коэффициент, равный 0,75;
- U – электронапряжение в сети.
Та блица соответствия площади сечения медных жил проводниковых изделий току и мощности *
| Сечение кабельно-проводниковой продукции | Электронапряжение 220 В | Электронапряжение 380 В | ||
|---|---|---|---|---|
| Сила ток, А | Мощность, кВт | Сила ток, А | Мощность, кВт | |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 50 | 11 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 90 | 19,8 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 140 | 30,8 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
*Важно! Проводникам с алюминиевыми жилами соответствуют другие значения.
Определение кабельного изделия в поперечном сечении – особо важный процесс, в котором недопустимы просчеты. Учитывать требуется все факторы, параметры и правила, доверяя только своим расчетам. Проведенные измерения должны совпадать с вышеописанными таблицами – при отсутствии в них конкретных значений их можно найти в таблицах многих справочников электротехника.
Видео
Требуется выбрать сечение кабеля на напряжение 10 кВ для питания трансформаторной подстанции 2ТП-3 мощностью 2х1000 кВА для питания склада слябов на металлургическом комбинате в г. Выкса Нижегородская область. Схема электроснабжения представлена на рис.1. Длина кабельной линии от ячейки №12 составляет 800 м и от ячейки №24 составляет 650 м. Кабели будут, прокладываться в земле в трубах.
Таблица расчета электрических нагрузок по 2ТП-3
Трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ составляет 8,8 кА. Время действия защиты с учетом полного отключения выключателя равно 0,345 сек. Подключение кабельной линии к РУ осуществляется через вакуумный выключатель типа VD4 (фирмы Siemens).
Сечение кабельной линии на напряжение 6(10) кВ выбирают по нагреву расчетным током, проверяют по термической стойкости к токам КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.
Выбираем кабель марки ААБлУ-10кВ, 10 кВ, трехжильный.
1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме (оба трансформатора включены).
где:
n – количество кабелей к присоединению;
2. Определяем расчетный ток в послеаварийном режиме, с учетом, что один трансформатор отключен:
3. Определяем экономическое сечение, согласно ПУЭ раздел 1.3.25. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т.е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается:
Jэк =1,2 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=6000 ч.
Сечение округляем до ближайшего стандартного 35 мм2.
Длительно допустимый ток для кабеля сечением 3х35мм2 по ПУЭ,7 изд. таблица 1.3.16 составляет Iд.т=115А > Iрасч.ав=64,9 А.
4. Определяем фактически допустимый ток, при этом должно выполняться условие Iф>Iрасч.ав.:
Коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и таблице 1.3.3 ПУЭ. Учитывая, что кабель будет прокладываться в трубах в земле. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +25 °С. Температура жил кабеля составляет +65°С, в соответствии с ПУЭ, изд.7 пункт 1.3.12.
Определяем по СНиПу 23-01-99 таблица 3, фактическую температуру среды, где будет прокладываться кабель, в моем случае г. Выкса. Средняя годовая температура составляет — +3,8°С.
По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,22.
Коэффициент k2 – учитывающий удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для нормальной почвы с удельным сопротивлением 120 К/Вт составит k2=1.
Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), с учетом, что в одной траншее прокладывается один кабель. Принимаем k3 = 1.
Определив все коэффициенты, определяем фактически допустимый ток:
5. Проверяем кабель ААБлУ-10кВ сечением 3х35мм2 по термической устойчивости согласно ПУЭ пункт 1.4.17.
- Iк.з. = 8800 А — трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ;
- tл = tз + tо.в =0,3 + 0,045 с = 0,345 с — время действия защиты с учетом полного отключения выключателя;
- tз = 0,3 с – наибольшее время действия защиты, в данном примере наибольшее время срабатывания защиты это в максимально-токовой защиты;
- tо.в = 45мс или 0,045 с — полное время отключения вакуумного выключателя типа VD4;
- С = 95 — термический коэффициент при номинальных условиях, определяемый по табл. 2-8, для кабелей с алюминиевыми жилами.
Сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм2.
6. Проверяем кабель на потери напряжения:
где:
r и x — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].
Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х70мм2 активное сопротивление r = 0,447 Ом/км, реактивное сопротивление х = 0,086 Ом/км.
Определяем sinφ, зная cosφ. Вспоминаем школьный курс геометрии.
Если Вам не известен cosφ, можно определить для различных электроприемников по справочным материалам табл. 1.6-1.8 [Л3, с 13-20].
6.2 В послеаварийном режиме:
Из расчетов видно, что потери напряжения в линии незначительные, следовательно, напряжение у потребителей практически не будет отличаться от номинального.
Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель ААБлУ-10 3х70.
Для удобства выполнения выбора кабеля всю литературу, которую я использовал в данном примере, Вы сможете скачать в архиве.
Литература:
- 1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
- 2. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. 2003 г.
- 3. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Кабышев А.В, Обухов С.Г. 2006 г.
- 4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.