Введение
В этой статье я хотел бы рассказать Вам о том, как выбрать сечение электрического кабеля для Вашей квартиры или частного дома. Наши действия будем подтверждать ссылками на нормативные документы. Также хочу отметить, что вопросы по нормативной документации, их согласованность, приоритет вызывает наибольшее количество споров как среди специалистов, так и среди людей, не связанных с электрикой. Поэтому на эту тему будет написана отдельная статья.
Итак, приступим!
Нормативная документация
Когда мы пытаемся отыскать какую-то информацию в нормативной документации, нам всегда в обязательном порядке необходимо проверять её актуальность. Очень много информации в интернете или учебниках, которые уже устарели. Бесплатных сайтов сейчас практически нет. Я нашёл эти (https://normativ.kontur.ru/ , https://internet-law.ru), но со временем эту возможность могут закрыть. Еще можно проверять на официальном сайте МИНСТРОЙ России (https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/ ), но там это делать сложнее, так как не указывается статус документа. И некоторые документы, которые на других сайтах указаны как действующие, я на сайте МИНСТРОЯ вообще не смог найти. Поэтому самый надежный вариант - это платные сайты (такие, как Консультант плюс, например).
Идем дальше!
Чтобы определить сечение кабеля для нашей квартиры или дома (в этой статье рассматриваем однофазную систему), нам потребуется прежде всего Свод правил СП 256.1325800.2016. В актуальном на день написания статьи своде правил (СП 256.1325800.2016, изменение 3 от 2019 года, таблица 15.3) сказано, что линия сетей освещения должна быть не менее 1,5 мм2 для меди (алюминий – 2,5 мм2). Кабель розеточной группы не может быть сечением менее 2,5 мм2 в медном исполнении (алюминий – 4 мм2).
Линии, которые идут от электрического щитка до осветительного прибора или розетки (или группы светильников или розеток) называются «групповыми», даже, если светильник или розетка в единичном экземпляре.
СП 256.1325800.2016, изменение 3
Далее в этом же своде правил мы можем найти:
Подведём промежуточный итог: на все линии освещения мы используем медный кабель сечением не менее 1,5 мм2, на розетки и группы розеток мы используем кабель сечением не менее 2,5 мм2, для линии питания однофазных электроплит – не менее 6мм2.
Обратим внимание на слова «не менее» в предыдущем предложении. Возникает вопрос – а когда нужно использовать сечение кабеля более этих значений? Чтобы это определить, мы должны знать предполагаемые токи, которые будут протекать в этих линиях. И подобрать сечение кабеля таким образом, чтобы наш кабель смог такой ток выдержать (в противном случае, если токи будут слишком большие, а сечение недостаточным, из-за повышенной температуры проводника в результате протекания по нему электрического тока, может повредиться изоляция и произойти короткое замыкание, а наша проводка выйдет из строя).
Расчёт мощности оборудования
Чтобы понять, какие токи будут протекать по электрической линии, необходимо знать мощность устройств, которые планируется подключать к этой линии (либо использовать средние значения, если неизвестно какое конкретно оборудование будет установлено).
Давайте немного углубимся в эту тему! Для этого вернемся в школьный курс физики и вспомним, что такое мощность устройства.
Мощность устройства — это количество работы, выполненной за единицу времени. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с). Т.е. наше оборудование выполняет какую-то работу (собственно, для чего мы его и приобретаем). Так вот, скорость выполнения этой работы (Дж/с) и будет мощностью. Если наше оборудование содержит только активную нагрузку (активное сопротивление), то мощность устройства (точнее сказать «полная» мощность) будет состоять только из активной составляющей. Если же в электрической цепи нашего устройства имеются элементы с реактивным сопротивлением (индуктивность, ёмкость), то к активной мощности добавится еще и реактивная составляющая. Это связано с физическими процессами, протекающими в реактивных элементах.
Расчёт активной мощности
Активная мощность полностью расходуется на полезную работу (нагрев, освещение, механическое движение) и определяется по формуле:
где:
- P — активная мощность (Вт),
- I — ток (А),
- U — напряжение (В).
Для чисто активных нагрузок (например, чайник, ТЭН, лампа накаливания) cosφ = 1, поэтому расчет упрощается:
Соответственно, чтобы найти ток, мы делим мощность (полную - активную) на напряжение.
Формула для мощности и силы тока в линии с реактивной нагрузкой
Общая формула для расчёта полного тока:
где:
- I — ток в линии (А),
- S — полная мощность (ВА или кВА),
- U — напряжение сети (В).
Если известны активная мощность и cosφ
Если дана активная мощность P и cosφ, то сначала находим полную мощность:
А затем ток:
При наличии реактивной мощности ток всегда будет больше, чем при чисто активной нагрузке. Поэтому при расчёте кабелей важно учитывать не только активную, но и полную мощность. 🚀
Коэффициент одновременности:
При определения сечения проводника используется также такое понятие, как коэффициент одновременности:
Коэффициент одновременности (Kо) — это отношение максимальной нагрузки, возникающей в сети при одновременной работе нескольких потребителей, к сумме их номинальных мощностей:
Этот коэффициент нужен нам для того, чтобы рационально учесть вероятность одновременной работы сразу нескольких потребителей, подключенных к одной линии.
Я считаю, что при использовании коэффициента одновременности лучше уделить больше внимания безопасности и перестраховаться. Составители нормативных документов не знали какое оборудование будет установлено в вашей квартире и как оно будет использовано. Поэтому используем этот коэффициент, исходя сугубо из ваших задач.
Руководствоваться будем СП 256.1325800.2016
Следует отметить, что коэффициент одновременности для наших групповых линий будет отличаться от коэффициента одновременности вводной питающей линии. Так как коэффициент одновременности вводной питающей линии будет учитывать сумму розеток всей квартиры (т.е. суммируются все розетки всех питающих линий).
Расчёт рабочего тока в линии:
Итак, мощность устройства мы можем определить из паспорта оборудования. Может быть указана активная мощность в Вт или полная в ВА (Вольт-Ампер) и cosφ. Суммируем полные мощности всех устройств, подключенных к линии, учитывая коэффициент одновременности, и далее находим рабочий ток в линии:
где,
· U — фазовое напряжение, может колебаться в пределах от 210 V до 240 V. Обычно при расчётах принимается 220В.
· Iраб — сила тока
· P — суммарная мощность всех электрических приборов (полная)
Если используется реактивная мощность, значит в формуле используем полную мощность:
Далее нам необходимо сравнить полученные значения токов со справочными значениями максимально допустимых токов для проводника.
Максимально допустимые токовые нагрузки
Значения допустимых токовых нагрузок для кабеля регламентируется несколькими нормативными документами, которые в некоторых местах не соответствуют друг другу. (ГОСТ 31996-2012, ГОСТ Р 50571-5-52-2011, ПУЭ-7 Таблица 1.3.6).
Большинство электриков пользуются этими документами, но есть один очень важный нюанс. Если мы внимательно посмотрим на названия таблиц в ПУЭ, то мы увидим, что там не содержится нужной нам ПВХ изоляции для кабеля. А именно такой кабель используют для прокладки в квартирах и домах (чаще всего это ВВГ или NYM). Поэтому этот документ нам не поможет.
Мы конечно можем сделать допущение, что Провод в ПВХ изоляции и Кабель в ПВХ изоляции можно считать идентичными с точки зрениями теплотехнических характеристик. И так делает, как мне кажется, подавляющее большинство электриков. Но мы в своих расчётах постараемся учесть больше факторов, чтобы эти самые расчеты были точнее и мы могли убедиться, насколько сильно меняется допустимый ток от изменения различных факторов.
Еще один нормативный документ, который очень часто используют для определения допустимых токовых нагрузок – это ГОСТ 31996-2012 Таблица 19. Но в этом документе не учитывается способ монтажа и способ совместной прокладки нескольких линий. А влияние этих факторов на допустимую токовую нагрузку очень велико. Поэтому мы также вынуждены отказаться от его использования.
И у нас остается документ ГОСТ Р 50571-5-52-2011. Наш фаворит! При использовании этого ГОСТа мы можем учесть все факторы (температурный коэффициент – влияние температуры окружающей среды, коэффициент совместной прокладки – влияние на проводник из-за совместной прокладки нескольких кабелей, которые оказывают тепловое воздействие друг на друга) и выбрать интересующие нас материалы проводника и изоляции.
Определяем сечение проводника из таблицы, чтобы выполнялось условие (т.е. выбираем ближайшее меньшее значение):
Iраб ≤ Iдоп
В следующих статьях я более подробно изложу алгоритм работы с ГОСТ Р 50571-5-52-2011, пошагово объясняя какие параметры и поправочные коэффициенты нам нужно использовать, а также поделюсь специальной таблицей для быстрого расчёта всех значений.
Практически готово! Остался один маленький нюанс, о котором многие забывают. Необходимо выполнить проверку на падение напряжения!
То есть простыми словами, нам нужно, чтобы вычисленное падение напряжение не превосходило 3 или 5 % от нашего номинального напряжения. Если потери напряжения удовлетворяют нормам, то принимаем данное сечение кабельной линии.
Теперь вы знаете, как выбрать сечение кабеля. Спасибо за внимание!
Уважаемый Читатель, моя статья оказалась полезна и интересна?! Тогда обязательно ставь палец вверх, подписывайся на мой канал Электрика для всех и делись статьей в соц. сетях. Мне очень важно чувствовать вашу поддержку. Ведь она позволит создавать еще больше качественных материалов.