Чтобы выбрать сечение кабеля по длительно допустимому току, обратимся к книжке ПУЭ-7. Там есть таблицы для выбора проводников, начиная с таблицы 1.3.4 и до таблицы 1.3.10. Самые часто используемые таблицы – это 1.3.6 (для медных жил) и 1.3.7 (для алюминиевых жил).
Суть статьи - в реальных условиях на практике всё не так, как в теории. Существуют таблицы, учитывающие прокладку кабеля на практике.
Данная статья - вторая из цикла статей, ссылки в конце.
Первая часть https://dzen.ru/media/samelectric/vybor-secheniia-kabelia-ch1-formuly-i-tablicy-knorringa-6387a8332a62357ad17f6f64
Допустимый длительный ток. Как пользоваться таблицами ПУЭ
Давайте разберемся как пользоваться этими таблицами.
Описывать всё очень долго, поэтому возьмем за основу самую востребованную таблицу 1.3.6, для (…) кабелей с медными жилами (…) в поливинилхлоридной (…) оболочке, (…), то есть всеми любимый ВВГ.
В первую очередь мы видим, что таблица дана для проводов и кабелей одножильных, двухжильных и трехжильных. Что это такое?
А это количество проводов, по которым ПРОХОДИТ электрический ток, другими словами это количество проводников, несущих НАГРУЗКУ. Так как по РЕ-проводнику нагрузка в штатном режиме не проходит, то данный проводник не считается.
Другими словами кабель ВВГнгLS 3х2,5 для таблицы трехжильным не является, если третья жила используется как РЕ (защитный ноль). Если Вы подключили к такому кабелю фазу, рабочий ноль, защитный ноль, то смотрите в таблице 1.3.6 столбик для ДВУХжильных кабелей, так как ток присутствует только в фазном и нулевом проводниках.
- Одножильный кабель – это кабель из одной жилы, например ВВГнгLS 1х2,5.
- Двухжильный кабель – это кабель, подключенный на 220 вольт, у которого течет ток по двум жилам (однофазное подключение).
- Трехжильный кабель – это кабель, подключенный на 380 вольт, так как при симметричной нагрузке в ноле тока нет и потому нулевой (четвертый) проводник не учитывается.
Защитный ноль (РЕ) как жила не учитывается.
Далее идет тип прокладки: в земле или в воздухе. Для полноты можно определить так: если к кабелю есть свободный доступ воздуха (прокладка в гофре, кабель-канале, лотке, открыто) он считается проложенным в воздухе. Если свободного доступа воздуха нет (закопан, заштукатурен, замурован) – он считается проложенным в земле. Если Вы сделали большую штробу, затянули кабель в гофру или трубу, а потом штробу замазали – кабель всё равно считается в воздухе, так как физически он находится в гофре (трубе) и имеет контакт с воздухом.
Кабели в пучках: поправочный коэффициент
Кроме всего этого есть еще пессимистичные поправочные коэффициенты при прокладке кабелей в пучках (таблица 1.3.12), которая даёт коэффициенты для снижения длительно-допустимого тока, если кабель проложен в пучке со своими собратьями.
Как видно, длительный допустимый ток (а значит, и максимальная мощность нагрузки) может понизиться почти в два раза!
Давайте на примерах. Какой длительно-допустимый ток у кабеля ВВГнгLS 3х2,5? Смотрим таблицу 1.3.6 для двухжильных кабелей (проводник РЕ в счёт жил не идет).
Для прокладки открыто (в кабель-канале, лотке, трубе, гофре) этот ток равен 27 ампер.
Если мы этот же кабель замуруем в стену (проштробимся, уложим кабель, замажем штукатуркой, заклеим обоями), то он уже выдержит длительно-допустимый ток в 44 ампера.
А если мы проложили пучок из 10 кабелей, то максимально допустимый ток в 27 ампер надо умножить на коэффициент 0,7 и получится уже 18,9 ампер. Если этих кабелей в кабель-канале, лотке или пучке более 14, то применяем коэффициент 0,6, при этом получаем допустимый длительный ток 16,2 ампера.
А что такое длительно допустимый ток? Это тот самый ток, который наш кабель может выдержать при температуре окружающего воздуха +25°С или земли +15°С. При этом его жилы нагреются до температуры +50-80°С (у каждого вида кабелей своя максимальная температура жил). Если этот кабель нагрузить выше длительно допустимого тока, то он перегреется, перегреет свою изоляцию и в конце концов устроит короткое замыкание.
Поправочный коэффициент на длительно допустимый ток от температуры
Ну а что делать если в помещении жарче/холоднее или нормированная температура жил кабеля выше/ниже? Вот тогда и пользуемся следующей таблицей, таблицей 1.3.3:
Будем запутывать далее…
Как пользоваться этой таблицей? В принципе несложно. Дело в том, что длительно допустимый ток кабелей по таблицам 1.3.4-1.3.10 рассчитан исходя из температуры окружающей среды +25°С, земли +15°С. То есть условная температура среды (первый столбик) +15°С обозначает, что кабель проложен в земле, +25°С говорит о том, что кабель проложен в воздухе.
А что такое нормированная температура жил (второй столбик)? Это справочная информация, своя для каждого типа кабеля. Для нашего ВВГнгLS это будет 70°С
Предположим наш пресловутый кабель сечением 2,5мм2, питающий однофазную нагрузку, находится в пучке из своих же собратьев в количестве 15 штук в каком-нибудь жарком месте, например в пекарне, где температура окружающей среды +40°С и кабель проложен открыто (в лотке). Соответственно длительно допустимый ток кабеля 27 ампер.
Но это только в теории.
Смотрим таблицу 1.3.12. Для прокладки в пучке многожильных кабелей в количестве 15 штук применяется коэффициент 0,6. Умножаем длительно допустимый ток кабеля 27 ампер на коэффициент 0,6 и получаем 16,2 ампера.
Затем в таблице 1.3.3 во втором столбце находим наш кабель c температурой +70°С (третья строчка сверху, столбец 2). В правой части таблицы находим нашу окружающую температуру +40°С и на пересечении видим поправочный коэффициент 0,81. Значит надо выведенный выше ток для этого кабеля 16,2 ампера надо умножить еще на 0,81. Умножаем: 16,2*0,81=13 ампер!
Вместо 27 А по теории получаем 13 А на практике!
То есть если мы возьмем кабель ВВГнгLS 3х2,5, проложим его в кабель-канале, коробе или в пучке с еще 15 кабелями (любых сечений, не важно), да сделаем всё это в помещении с температурой +40°С, то по такому кабелю ток выше 13 ампер пропускать нельзя, это для данных условий и будет длительно допустимым током нашего кабеля.
Что будет, если превысить расчетный ток кабеля?
Если кабель нагрузить сильнее, то его жилы будут нагреваться больше допустимой температуры и рано или поздно мы получим короткое замыкание со всеми вытекающими последствиями. А с учетом того, что этот кабель лежит в пучке, то не факт, что не повредятся и рядом проложенные кабеля и замена почти всей проводки Заказчику обеспечена.
А как можно увеличить нагрузку на этом кабеле? Надеюсь Вы уже поняли. Можно выбрать бОльшее сечение кабеля. Можно проложить кабель одиночно или до 4 штук кабелей в пучке (то есть изменить трассу), чтобы повысить коэффициент из таблицы 1.3.12. Можно каким-то образом понизить температуру в помещении, чтобы снизить коэффициент из таблицы 1.3.3, например установив постоянно работающий кондиционер или проложив кабели через соседнее, менее жаркое помещение.
И еще один момент по выбору из таблиц количества жил кабелей. Три жилы я выбираю только для РАВНОМЕРНОЙ трехфазной нагрузки (трехфазный водонагреватель, двигатель, электропечь в сауне, электрокотёл и так далее).
Например для трехфазной электроплиты я выбираю кабель двухжильный, так как вряд ли на этой плите постоянно будут включать на полную мощность все конфорки. Если конфорку включат одну, то и работать будут только две жилы кабеля (фазная и нулевая). Соответственно о равномерной трёхфазной нагрузке речь уже не идёт.
Пример расчета сечения кабеля с учетом всех коэффициентов
А теперь творческий процесс: давайте исходя из вышеизложенного рассчитаем один кабель. На кухню в кафе приобрели новую трехфазную электроплиту мощностью 15кВт. От плиты до электрощита этого кафе расстояние 30 метров. Кабель будет проложен в лотке вместе с еще 7 кабелями. Местность сельская, напряжение в среднем около 200 вольт. Температура в помещении кухни 35-40 градусов (лето, за окном +30, да еще плита работает). Владелец кафе просит эту новую плиту подключить.
Для начала, предварительно, определим сечение вводного кабеля, существующую нагрузку этого кафе (какой ток потребляет кафе в пиковом режиме), номинал вводного автомата (разрешенную мощность). Определили, всё нормально, вводной кабель соответствует, номинал автомата тоже, запас по мощности на новую плиту есть.
Принимаемся за расчёты:
1 Определяем максимальный ток на одну фазу: мощность на одной фазе будет 5 кВт (шесть конфорок. Две конфорки на фазу. Каждая конфорка 2,5кВт. Итого на фазу максимальная нагрузка 5кВт). Нагрузка активная, то есть косинус φ равен 1. Делим мощность на напряжение – получаем 22,7 ампера. Для простоты расчета округлю до 25 ампер.
2. Считаем сечение кабеля по падению напряжения, за ΔU беру 5 вольт, так как по условиям в среднем напряжение в линии 200 вольт. Если я возьму за ΔU 10 вольт, то плита будет очень долго разогреваться, повар не будет успевать делать блюда и посетители останутся или голодными, или злыми.
(25(ток)*0,017(медь)*60(двойная длина кабеля))/5(падение напряжения).
Считаю, получаю 5,1мм2. Так как такого сечения нет, то выбираю ближайшее бОльшее значение сечения кабеля – 6мм2.
3. По таблице 1.3.6 определяю, что длительно допустимый ток для медного двужильного кабеля сечением 6мм2 проложенного в воздухе составляет 50 ампер.
4. По таблице 1.3.12 для пучков определяю коэффициент для семи кабелей – 0,75.
5. По таблице 1.3.3 определяю коэффициент по температуре окружающей среды – 0,79.
6. Перемножаю длительно допустимый ток и полученные коэффициенты:
50*0,75*0,79=29,6 ампера.
Так как плита потребляет 25 ампер на фазу, а длительно допустимый ток выбранного кабеля (с условиями прокладки) 30 ампер (округленно), то данный кабель этого сечения мне вполне подойдет.
И опять же внимательные электрики могут сказать, что я крупно ошибаюсь, что по расчетам данный кабель не проходит, так как на эту плиту нужно ставить автомат номиналом 25 ампер, и в случае перегруза автомат отработает через какое-то время (тепловой расцепитель), а по кабелю будет идти повышенный ток, который приведет к повышенному нагреву изоляции и короткому замыканию, о котором я писал выше, что кабель должен выдерживать минимально 25х1,45=36 ампер (о выборе автоматов как-нибудь в следующий раз, как будет время и желание), а у меня по расчетам только 30 ампер.
Но позвольте… Какой перегруз может быть на АКТИВНОМ сопротивлении?
В розеточной сети – да, согласен, когда в розетки на одну группу включают 3-5 удлинителей и в каждый удлинитель по утюгу и чайнику. Можно перегрузить двигатель. Может быть что-то еще аналогичное. А каким образом можно перегрузить ТЭН определенной мощности? “Недогрузить” – можно. Перегрузить – нет (насколько я знаю, поправьте меня, если ошибаюсь). Вот если бы это была не плита, а двигатель, тогда да, Вы были бы правы, тогда кабель нужно было бы брать с запасом.
Потому я и писал выше, что к выбору кабеля требуется творческий подход.
В итоге на данную плиту нам нужен кабель ВВГнгLS 5х6 и автоматический выключатель номиналом 25 ампер. Длительно допустимый ток этого кабеля составит 29 ампер (округлил в меньшую сторону), падение напряжения на кабеле будет 4,25 вольта (так как я взял кабель сечением 6мм2, а не 5,1мм2 как было рассчитано). Номинальный ток одной фазы электроплиты 23 ампера.
А теперь сравните эти данные с вышеприведенными таблицами…
Таблицы приведены в первой части статьи.
Согласно первой таблицы мне нужен кабель сечением 1,5мм2, потребляемый ток будет 23А.
Согласно второй таблице мне нужен кабель 4мм2, автоматический выключатель номиналом 32 ампера.
Согласно таблице номер три я должен был бы проложить кабель сечением 4мм2 и автомат номиналом 25 ампер, но при этом имел бы падение напряжения около 7 вольт и длительно допустимый ток 22 ампера. В данном конкретном случае еще более-менее близко угадано, но стоит чуть увеличить мощность, расстояние или температуру окружающей среды – и этот кабель имеет полное право с гордостью умереть.
Оптимистичное завершение статьи? Не расслабляйтесь, впереди ещё две части!
Канал СамЭлектрик.ру выражает свою благодарность автору статьи Валерию Черепанову. Специально для группы ВК Электрик
Другие части этой статьи:
Часть 1 -
Часть 2 - вы сейчас читаете
Часть 3 -
Часть 4 -
Статьи на канале про кабели, их выбор и их защиту:
------------------------------------
Статья заинтересовала? Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
