Как подобрать и правильно рассчитать сечение кабеля

Как подобрать кабель для подключения бытовых приборов самостоятельно, обеспечив безопасность проводки, и при этом не переплатив? Чем руководствоваться при выборе и как рассчитать сечение кабеля для группы потребителей? Об этом вы сможете узнать из данной статьи.

Сечение кабеля — это площадь поперечного сечения токоведущей жилы. В большинстве случаев срез жилы кабеля круглый, и площадь его сечения можно вычислить по формуле площади круга. Но, учитывая многообразие форм кабелей, для описания его главной физической характеристики применяется не линейный размер, а именно величина площади поперечного сечения. Данная характеристика во всех странах стандартизирована. В нашей стране она регулируется ПУЭ «Правила устройства электроустановок».

Для чего необходимо подбирать сечение кабеля

Правильный подбор сечения кабеля — это, прежде всего, ваша безопасность. В случае если кабель не выдерживает токовую нагрузку, происходит его перегрев, оплавление изоляции, и, как результат, может возникнуть короткое замыкание и пожар.

Как же подобрать кабель нужного сечения, при этом избежав случаев, когда при одновременном включении нескольких приборов появляется запах плавящейся изоляции, и не переплачивать лишние деньги, используя провода с большим запасом?

Для электроснабжения жилых помещений применяются два основных вида кабелей: медные и алюминиевые. Медь более дорогой материал, по сравнению с алюминием. Но в современной проводке предпочтение отдается именно ей. Алюминий обладает более высоким внутренним сопротивлением и является хрупким металлом, который быстро окисляется. Медь — гибкий материал, менее склонный к окислению. В последнее время алюминиевые кабели применяются исключительно для восстановления проводки в постройках советских времен.

Для предварительного подбора необходимого сечения медного кабеля принято считать, что кабель сечением 1 мм² может пропустить через себя электрический ток до 10 А. Однако далее вы убедитесь, что такое соотношение годится исключительно для подбора сечения «на глаз», и справедливо для сечений не более 6 мм² (пользуясь предложенным соотношением, ток до 60 А). Электрического кабеля такого сечения вполне достаточно для ввода фазы в стандартную трехкомнатную квартиру.

Большинство электриков применяют кабели следующих сечений для подвода электричества к внутридомовым потребителям:

• 0,5 мм² — точечные светильники;
• 1,5 мм² — основное освещение;
• 2,5 мм² — розетки.

Однако это приемлемо для бытового потребления, при условии, что каждый электроприбор запитан от своей розетки, без использования двойников, тройников и удлинителей.

Более правильным будет при подборе кабеля воспользоваться специальными таблицами, которые позволяют подобрать сечение, исходя из известной мощности электроприбора (кВт), либо по токовой нагрузке (А). Токовая нагрузка в данном случае является более важной характеристикой, поскольку нагрузка в амперах всегда указывается на одну фазу, тогда как при однофазном потреблении (220 В) нагрузка в киловаттах будет указываться по одной фазе, а при трехфазном — суммарно по всем трем фазам.

При подборе сечения кабеля необходимо учитывать тип проводки: наружная или скрытая. Это связанно с тем, что при скрытой проводке теплоотдача провода уменьшается, в следствие чего происходит более интенсивный нагрев кабеля. Потому для скрытой проводки применяются кабели с площадью поперечного сечения примерно на 30% больше, чем при открытой.

Таблица для выбора площади сечения жилы медного кабеля при открытой и скрытой проводке:

Таблица для выбора площади сечения жилы алюминиевого кабеля при открытой и скрытой проводке:

S — площадь поперечного сечения кабеля (мм²), I — токовая нагрузка (А), Р — суммарная мощность электрооборудования (кВт).

Также необходимо производить корректировку при подборе сечения кабеля, учитывая его длину. Для этого, подобрав сечение кабеля из таблицы по силе тока, рассчитаем его сопротивление с учетом длины по формуле:

R = p ⋅ L / S

где:

• R — сопротивление провода, Ом;
• p — удельное сопротивление материала, Ом⋅мм²/м (для меди — 0,0175, для алюминия — 0,0281);
• L — длина кабеля, м;
• S — площадь поперечного сечения кабеля, мм².

По данной формуле можно получить сопротивление одной жилы кабеля. Поскольку ток приходит по одной жиле, а возвращается по другой, чтобы получить величину сопротивления кабеля необходимо сопротивление его жилы умножить на два:

R_общ = 2 ⋅ R

Далее необходимо произвести расчет потерь напряжения:

dU = I ⋅ R_общ

где:

• dU — потери напряжения, Вт;
• I — сила тока, А;
• R_общ — рассчитанное сопротивление кабеля, Ом.

Если подбор сечения кабеля проводился по суммарной мощности оборудования и сила тока не известна, можно ее вычислить по формуле:

I = P / U ⋅ cos φ — для однофазной сети 220 В

I = P / 1,732 ⋅ U ⋅ cos φ — для трехфазной сети 380 В

где:

• Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт);
• U — напряжение (В);
• cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3 (для мощных электрических приборов).

Далее рассчитываем потери в процентном соотношении: (dU / U) ⋅ 100%.

Если полученное значение не превышает 5%, то сечение кабеля с учетом его длины подобрано верно. Если же превышает, необходимо подобрать по таблице кабель большего сечения (следующий по ряду) и снова произвести расчет.

Данные таблицы применимы для кабелей в резиновой и пластмассовой изоляции, подобранный согласно им кабель по сечению будет эффективно работать, если он произведен согласно ГОСТу.

Подбор кабеля для группы потребителей

Для подбора сечения кабеля для группы потребителей (к примеру, вводного кабеля в квартиру) можно воспользоваться формулой для определения допустимой токовой нагрузки. Рассчитаем токовую нагрузку для сети 220 В, которая зачастую применяется в бытовом электроснабжении:

I = P ⋅ K / U ⋅ cos φ

где:

• Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт), U — напряжение (В), К — коэффициент учета одновременного включения приборов (принимается равным 0,75);
• cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3 (для мощных электрических приборов).

Рассчитав допустимую токовую нагрузку для группы потребителей, можно, используя приведенные выше таблицы, подобрать кабель необходимого сечения. Если предполагается длительное одновременное включение всех возможных потребителей (например, электрическое отопление), расчет допустимой токовой нагрузки необходимо производить без учета коэффициента К.

Пример подбора кабеля для бытового бойлера

Исходя из всего вышесказанного, попробуем рассчитать и подобрать медный кабель необходимого сечения для однофазного электрического бойлера, с нагревательным элементом мощностью 2,0 кВт при условии, что прокладка кабеля к нему будет осуществлена в коробе. Длина кабеля будет составлять 10 метров.

Из таблицы видно, что близкое по мощности является значение 3,0 кВт, которому соответствует величина поперечного сечения кабеля 1 мм². Проведем расчет с учетом длины кабеля:

• Вычислим силу тока: I = 2000 Вт / 220 В ⋅ 1 = 9,09 А.
• Рассчитаем сопротивление жилы кабеля: R = 0,0175 Ом⋅мм²/м ⋅ 10 м / 1 мм² = 0,175 Ом.
• Общее сопротивление кабеля: R_общ = 2 ⋅ R = 0,35 Ом.
• Рассчитываем потери напряжения: dU = 9,09 А ⋅ 0,35 Ом = 3,18 В.
• Рассчитываем потери в процентном соотношении: (3,18 В / 220 В) ⋅ 100% = 1,45% (не превышает 5%).

Кабель сечением 1 мм² подходит для подключения указанного в примере электробойлера.

Часто производители в инструкции к оборудованию указывают необходимую площадь сечения кабеля для своего оборудования. В случае если имеется такое указание, необходимо ему следовать.

рмнт.ру