Практикующие электрики периодически сталкиваются с тем, что реальные параметры жил кабеля не соответствуют указанным на его маркировке. При этом сечение занижено по отношению к номиналу. Если бы было наоборот, то этот вопрос не был бы актуальным. Чтобы определиться с тем, как может сказаться на качестве используемой кабельной продукции уменьшение площади сечения, давайте рассмотрим ряд практических моментов.
Определение площади жил
Вопросы на соответствие параметров приобретаемой кабельной продукции тем, что указаны в паспорте, следует решать перед покупкой. Но на практике не всегда есть такая возможность. После покупки кабеля может возникнуть подозрение, что он «тоньше», чем должен быть. Тогда следует знать, как посчитать реальную площадь сечения жил, чтобы разговаривать о качественности кабельной продукции.
На «глаз» определить соответствие сечения используемого кабеля указанному номиналу на его оболочке способны единицы. Большинству из нас для этого потребуются специальные измерительные приспособления.
Во многих случаях, например, при монтаже домашней проводки или сетей освещения в офисах, розеточных линий, сталкиваемся с кабелем, у которого круглый срез жил. В таких случаях с помощью измерений найдем диаметр отдельных проволок. А далее воспользуемся формулой для площади круга из курса школьной геометрии:
Здесь π = 3,14, а d и r – это соответственно измеряемый диаметр и радиус проволоки.
Способы измерения
Простейший вариант в домашних условиях – это воспользоваться линейкой для измерения диаметра очищенной жилы. Но точность данного способа крайне низкая и для точных расчетов замеры не подходят.
Также диаметр жил небольшого сечения можно рассчитать, воспользовавшись отверткой, гвоздем или карандашом. Для этого нужно намотать на них очищенную от изоляции проволоку (чем больше, тем точнее будет результат). При этом витки в намотке должны ложиться вплотную. Далее считаем число витков (N) и измеряем длину намотанной спирали (L). Затем рассчитываем диаметр:
При использовании данного метода измерения следует выполнять в миллиметрах.
С высокой точностью, пригодной для выполнения технических расчетов, установить диаметр жил можно с помощью микрометра или штангенциркуля. Для высокой точности следует выполнить измерения очищенных жил в нескольких местах.
Достаточно редко можно столкнуться с кабелем, у которого жилы треугольного или прямоугольного сечения. В этом случае тоже с расчетом площади проблем не будет. Достаточно воспользоваться соответствующими формулами из геометрии, на рассмотрении которых останавливаться не будем (люди мы ведь образованные).
«Расшифровываем» результаты замеров
Если измерения подтвердили точность подозрений относительно занижения толщины токопроводящих жил (ТПЖ) и разница сечений значительная (например, площадь среза проволоки 1 мм² вместо заявленных 1,5 мм²), тогда кабель явно низкокачественный.
Разберемся далее, как связано с качеством кабеля незначительное уменьшение сечения его жил (например, разница составляет 0,1-0,15 мм² для сечений 1,5 мм² или 2,5 мм²). Можно ли заниматься электромонтажом кабельных трасс при таких отклонениях? Определимся с тем, что в таком случае «говорит закон» и эксплуатационные требования.
Требования действующего стандарта к площади сечения жил кабеля
На территории России, а также Беларуси, Киргизии и Узбекистана действует ГОСТ 22483-2012. Он соответствует международному аналогу IEC 60228:2004. Данный ГОСТ определяет требования к кабельной продукции по номинальному значению сечения жил, по их сопротивлению электрическому току. Также документ регламентирует количество проволок в одной жиле и их диаметр.
Следует учесть, что ГОСТ 22483-2012 распространяется на сечения ТПЖ до 2500 мм² из меди (с покрытием либо без него), алюминия и его сплавов. Документ подразделяет существующее разнообразие видов жил на 6 классов.
Ключевые моменты по качеству кабеля в ГОСТ 22483-2012
Один из ключевых моментов ГОСТ 22483-2012 – это определение понятия «номинальное сечение» токопроводящих жил. Под ним понимают фиксированный размер ТПЖ, но проверять измерением диаметр при этом необязательно.
Стандарт содержит таблицы, в которых прописан наибольший диаметр или одновременно наименьший допустимый и максимальный диаметры жил в зависимости от класса ТПЖ. Так, например, по табличным данным (таблица С3 приложения документа) при площади многопроволочной уплотненной жилы (относится ко 2 классу) равной 10 мм² ее диаметр может лежать в диапазоне от 3,6 до 4 мм. Что считается нормой.
Расхождения диаметров вызваны, как особенностями технологического процесса производства проволоки, так и «чистотой» используемых при ее создании металлов. Например, при изготовлении круглой проволоки диаметром от 0,97 до 2,95 мм из меди по ТУ 16 К 71-087-90 предусмотрено допустимое его отклонение от номинала на 0,02 мм в меньшую или большую сторону.
В итоге получается, что многопроволочные жилы, состоящие из фиксированного количества проволок, имеют накопленную погрешность сечения. Она стремится, как правило, не в большую от указанного номинала сторону.
Не устанавливая точного размера жил, ГОСТ 22483-2012 взамен четко определяет наибольшее допустимое их сопротивление электрическому току. В документе напрямую указывается, что допустимо отличие номинального сечения жил от его фактического значения. При этом должно соблюдаться главное условие: значение электрического сопротивления токопроводящих жил должно соответствовать требованиям, установленным стандартом.
Давайте разберемся, чем вызваны такие требования и что это нам дает в плане оценки качества кабеля. Для этого обратимся к школьной физике и ПУЭ.
ПУЭ и сечение кабеля
«Правила устройства электроустановок» – это одна из основных книг для электриков. В пункте 1.3.2 этих правил сказано, что проводники электрического тока должны соответствовать требованиям по максимально допустимому нагреву при различных режимах: нормальном, послеаварийном и т.п.
В таблицах правил оперируют понятием «допустимый длительный ток». Под ним понимают ток, способный без повреждения проводника протекать по нему. При такой силе тока не нарушится изоляция кабеля, не поменяются его электротехнические характеристики, не будет происходить перегрева. В итоге выполняется условие по нагреву.
Из физики известно, что нагрев проводника за определенное время (t) можно определить с помощью закона Джоуля-Ленца:
Сила тока (I) зависит от нагрузки в цепи. Поэтому выбирая подходящее сечение кабеля, нужно ориентироваться на максимальную мощность потребителей.
Сопротивление ТПЖ (R) зависит от удельного сопротивления металла проводника (р), его длинны (l) и площади сечения (S) следующим образом:
Получается, что именно нормирование сопротивления ТПЖ определенного сечения стандартом позволяет обеспечить требуемые электротехнические свойства кабеля.
Выбор сечения кабельной продукции с учетом допустимого длительного тока, взятого из таблиц 1.3.5÷1.3.11 и 1.3.13 ПУЭ 7, позволяет соблюсти требования по нагреву проводников с учетом класса их изоляции.
Итоги «расследования»
В России кабельная продукция разных марок выпускается с использованием ряда ГОСТов, например, № 31996-2012, № 24334-80 и др. Но основным является, соответствующий международным стандартам, ГОСТ 22483-2012.
Если провод, шнур или кабель изготовлен действительно по ГОСТ 22483-2012, то снижение реального сечения токопроводящих жил относительно номинала не скажется на его качестве. Практически сечение жилы, например, 2,5 мм² показывает нам, что эта ТПЖ выдерживает допустимую по ПУЭ силу тока для такого номинала.
Указание в ГОСТе наибольших допустимых диаметров для проволок важно для соблюдения механических показателей кабельных изделий. Достаточная гибкость кабеля важна при проведении электромонтажных работ.
Когда происхождение кабеля с незначительно «урезанным» сечением вызывает сомнение, а также отсутствуют сопроводительные документы, тогда о качестве материала достоверно судить нет никакой возможности. Лучше вернуть изделие или заменить его.
Можно самостоятельно проверить с соблюдением требуемых условий сопротивление жил. Но это – дополнительные затраты, как средств, так и времени. Такая проверка имеет смысл, когда реальная площадь жилы отличается от указанного номинала не более чем на 15 %.
Проверять ненадежный кабель подключением запланированных потребителей не стоит. Иначе последствия могут дорого обойтись.