При подключении электроприборов к электросети одним из основных требований является выбор кабелей и проводов нужного сечения. Однако иногда не всегда понятно, подходят ли уже имеющиеся у вас провода для данного применения.
Если кабель перегружен, он может нагреться и перегреться. Когда это происходит, изоляция может расплавиться, вызывая короткое замыкание, поражение электрическим током и пожар. Возникает вопрос: "Как узнать, какую мощность может выдержать кабель или провод?". Давайте выясним,
что влияет на допустимую мощность.
С самого начала следует отметить, что сечение кабеля и мощность по существу не связаны друг с другом. Для проводников решающим фактором является допустимый непрерывный ток. Это значение можно найти в ПУЭ, глава 1, раздел 1.3. Фактически, выдерживая ток 16 А, он составляет всего 3,5 кВт при 220 В, 10 кВт при 380 В и 192 Вт при 12 В. Поэтому целесообразно говорить о номинальной мощности кабеля в зависимости от известного напряжения.
Чтобы перевести киловатты в ватты, просто разделите кВт на 1000.
Чтобы перевести ватты в амперы, разделите ватты на вольты.
Для трехфазных систем разделите на 1,73 (корень из 3) и cosPh.
Cdf - это коэффициент мощности, который можно найти на табличке с техническими характеристиками большинства электроприборов.
Таблица площадей поперечного сечения проводников и номинальных значений тока.
Существуют специальные таблицы, описывающие соответствие между площадью поперечного сечения кабеля и силой тока, напряжением и мощностью. Однако приведенная в них информация не всегда подходит для выбора кабеля.
Это еще справедливо для бытовых работ, где длина между конечными точками редко превышает 15-20 м, а температура окружающей среды обычно составляет около 20-25°С.
Но представьте, что вы пытаетесь возвести забор на частной территории и используете для его установки электроинструменты, сварочные аппараты и бетономешалки, а на улице жара на солнце значительно превышает 30 градусов Цельсия. И вам нужен хороший удлинитель, чтобы подключить его в гараже или в доме, и вы будете работать по всему периметру участка.
Такая ситуация вам наверняка знакома.
Все вышесказанное включает в себя несколько факторов, влияющих на то, сколько мощности выдержит кабель, а именно
1. длина провода.
2. температура окружающей среды и самого проводника.
Оба фактора влияют на сопротивление кабеля, которое, в свою очередь, влияет на потерю мощности и нагрев проводника. Если выбран проводник со слишком малым для данной мощности сечением, напряжение на конце проводника будет падать под нагрузкой; потери более 3-5% нежелательны. В осветительных цепях допустимо падение напряжения на 10%.
Сопротивление, длина, материал и температура.
Сопротивление проводника определяется следующим уравнением
R=ro*L/S
где Ro - удельное сопротивление металла Ом*кв.мм/м, L - длина (м), S - площадь поперечного сечения (мм²).
Таким образом, видно, что медные проводники выдерживают больший ток, чем алюминиевые, при одинаковой площади поперечного сечения. Это связано с потерями, о которых речь пойдет ниже.
В этом уравнении есть еще две величины: длина и площадь поперечного сечения. Чем больше длина и чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше сопротивление. Поэтому сопротивление уменьшается при неизменной длине и увеличении площади поперечного сечения, а также при уменьшении длины.
Интересная аналогия с автомагистралью: чем больше полос в одном направлении, тем быстрее едут автомобили, а если автомобилей больше (больше поток), а полоса в одном направлении только одна, их сметает поток.
Кроме того, при повышении температуры металлов их сопротивление увеличивается, а проводимость, соответственно, уменьшается. Проще говоря, это происходит потому, что частицы и носители заряда в металле при нагревании начинают двигаться беспорядочно и чаще сталкиваются.
Потери.
Подведем небольшой итог: от чего зависят потери?
1. материал кабеля (алюминий или медь)
2. длина линии.
3. площадь поперечного сечения.
4. температура окружающей среды.
5. когда несколько кабелей проложены в одной трубе. В этом случае отсутствуют условия для охлаждения, и температуры соседних кабелей оказывают негативное влияние друг на друга.
Кабели следует выбирать так, чтобы результирующие потери были как можно меньше. В идеале этот показатель должен составлять от 3 до 5 %. Если других вариантов нет, то минимум должен составлять 10%. Ведь для сетевого напряжения 220 В 10% означает, что вы уже имеете 22 В потерь и 192 В на выходе, при условии, что сеть еще не провисла. А при токе не менее 10 А потери только в проводах составляют 220 Вт. Это описано в ГОСТ 721 и ГОСТ 21128.
Схема поперечного сечения.
Теперь перейдем к сути вопроса: как узнать, какую мощность несет кабель? Исходя из вышесказанного, нам необходимо определить площадь поперечного сечения проводника. Для этого необходимо измерить диаметр. Использование штангенциркуля является простым и быстрым. Этот метод подходит для всех площадей поперечного сечения и проводников. Если провод однопроволочный (одножильный), просто измерьте его диаметр. Если провода многопроволочные - измерьте диаметр одного провода, найдите его площадь и умножьте на общее количество проводов в проводе. Таким образом, получается общая площадь поперечного сечения кабеля или провода.
Чтобы вычислить площадь поперечного сечения по диаметру, возведите его в квадрат и умножьте на 0,785.
Как измерить диаметр кабеля с помощью линейки.
Для толстых кабелей достаточно просто приложить линейку к жиле, но для тонких кабелей это невозможно. Поэтому воспользуйтесь следующим методом.
Намотайте 10 витков провода плотно вокруг прямоугольного предмета, например, отвертки, измерьте длину получившегося витка линейкой и разделите на количество витков. Чтобы определить площадь поперечного сечения многожильного провода, который представляет собой тонкую жилу, нужно намотать на 30-50 витков больше, чтобы было легче измерять.
Если площадь поперечного сечения провода уже известна, можно обратиться к таблице, чтобы узнать пропускную способность по току. Если провод не длинный (до 10 м) и больше ожидаемого тока нагрузки, его можно смело использовать.
Как упростить расчеты:
Чтобы избежать расчетов потерь и сечений, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами или приложениями для смартфонов, тем более что они работают в автономном режиме и всегда с вами. Например, для пользователей Android существует приложение Mobile Electric, которое имеет следующие функции
1. рассчитать сопротивление проводника, если известны его материал, сечение, длина и температура
2. расчет длины проводника, если известны сопротивление, температура и площадь поперечного сечения.
3. расчет площади поперечного сечения, если известны длина, напряжение, допустимые потери, ток материала проводника и температура.
4. расчет максимальной длины проводника, если известны напряжение, допустимые потери, материал проводника, ток и температура. К ним относятся.
Они позволяют оценить допустимую мощность и выбрать подходящий провод для конкретной мощности.
В кратком изложении ниже приведена информация. Чтобы выяснить, выдержит ли кабель или провод нагрузку, необходимо определить:
1. материал проводника.
2. его поперечное сечение.
3. длину линии.
4. ток нагрузки.
Затем произвести расчеты или воспользоваться калькулятором.