Как по потребляемой мощности сделать расчёт сечения провода
Провод – электротехническое изделие с одной или более изолированной металлической жилой. Если жил более одной, они имеют общую оболочку. Провод, в отличие от кабеля, обычно не прокладывается в земле (под водой) вне специальной канализации. Терминология кабельных изделий установлена ГОСТ 15845-80.
Оглавление:
До изобретения провода экспериментаторы в своих схемах использовали металлические цепочки, шнурки, пропитанные электролитом. Жизнь подсказала, что самым удобным проводником является проволока, на которую нанесена изоляция. Для изоляции использовались шёлковая нить, хлопчатобумажная пряжа, пропитанная парафином, бумага, гуттаперча, эмаль. Сейчас наиболее распространена ПВХ изоляция. 
Первый российский кабель изготовил П. Л. Шиллинг (1786 – 1837). Он придумал пропитывать проводную изоляцию влагонепроницаемым составом. Важнейшим параметром в классификации кабелей и проводов является площадь его поперечного сечения. Данная статья подскажет, как рассчитать сечение провода.
Для чего это нужно
Выбор проводников для создания электрических сетей регламентируют «Правила устройства электроустановок» (в настоящее время действуют ПУЭ в редакции 7). В главе 1.3 этого документа прописаны требования по выбору проводников. Нужная информация здесь изложена очень подробно. Но разобраться в ней сможет далеко не каждый. Попробуем разобраться в сути вопроса.
Правильно подобранный провод позволяет :
- обеспечить достаточный уровень пожарной безопасности;
- предотвратить повреждение электроприборов;
- предотвратить лишние траты денежных средств на провода и кабели завышенного сечения или на ремонт электропроводки, сделанной проводами и кабелями маленького сечения.
Сечение провода определяет силу тока, который провод способен пропустить без перегрева (величину нагрузки).
Расчёт сечения провода
Как и любая стройка, монтажу прокладки электропроводки всегда должны предшествовать проектные работы. Они включают:
- определение суммарной максимальной потребляемой мощности — складывается из потребляемых мощностей всех электроприборов (нагрузки), использующихся на данном объекте. В таблице 1 представлены мощности распространённых электроприборов.
Таблица 1
| Потребляемая мощность, Вт | Электроприборы |
| до 100 | Видеомагнитофон, галогеновая лампа, бритва, зарядка мобильного телефона, магнитофон, игровая приставка, лампа накаливания, светодиодная лампа, ноутбук |
| 100 — 300 | DVD-проигрыватель, дрель, миксер, сканер, принтер, телевизор |
| 300 — 600 | Компьютер, пылесос |
| 600 — 1500 | Водонагреватель, кофеварка, пылесос, чайник, тостер |
| 1000 — 2000 | Гриль, духовой шкаф, микроволновая печь, кондиционер, обогреватель, утюг |
| более 2000 | Стиральная машина, электроплита |
Пример: в квартире имеются электроприборы: телевизор – 2 шт. по 250 Вт, DVD-проигрыватель – 150 Вт, ноутбук – 100 Вт, компьютер – 500 Вт, пылесос – 600 Вт, чайник – 1000 Вт, утюг – 1500 Вт, тостер – 800 Вт, микроволновая печь – 1500 Вт. Складывая все цифры, получаем суммарную максимальную нагрузку Вт.
Важные замечания.
Потребляемую мощность принято определять в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (VA). Для многих электроприборов эти характеристики не равны. На практике применяется коэффициент k =0,6 — 0,8 (в основном 0,6).
P вт = k · P VA (1)
В примере не учтены стиральная машина и электроплита, т.к. эти устройства подключаются отдельными проводами.
Если в электроприборе есть электродвигатель, нагрузку нужно увеличить на 25%. Это объясняется тем, что пусковой ток больше, чем ток, обеспечивающий работу на холостом ходу.
2. Расчёт силы тока для однофазной сети. Расчёт производится по формуле:
I = (P·K s ) / (U·cos (ϕ)) (2),
где
I – сила тока;
P – суммарная потребляемая мощность;
K s – коэффициент одновременности;
U – напряжение, которое обычно равно 220 вольт;
cos ( ϕ ) – коэффициент мощности, для бытовых приборов близок к 1.
Коэффициент одновременности учитывает тот факт, что не все приборы будут работать одновременно (см. таблицу 2).
Таблица 2
| Число электроприборов | K s |
| 2 — 4 | 1 |
| 5 — 9 | 0,78 |
| 10 — 14 | 0,63 |
| 15 — 19 | 0,53 |
| 20 — 24 | 0,49 |
| 25 — 29 | 0,46 |
| 30 — 34 | 0,43 |
| 35 — 39 | 0,42 |
| 40 — 49 | 0,41 |
| более 50 | 0,40 |
В нашем примере K s = 0,63. Подставляя ранее определённые величины в формулу (2), можно рассчитать силу тока.
I = (6550·0,63) / (220·1) = 18,76 (А)
3. Определение сечения
Для этого удобно пользоваться таблицами 3, 4.
Таблица 3
Зависимость сечения медного кабеля от силы тока и мощности при U = 220 В
| Сечение провода, мм2 | I , А | Р, Вт |
| 1,5 | 19 | 4100 |
| 2,5 | 27 | 5900 |
| 4 | 38 | 8300 |
| 6 | 46 | 10100 |
| 10 | 70 | 15400 |
| 16 | 85 | 18700 |
| 25 | 115 | 25300 |
| 35 | 135 | 29700 |
| 50 | 175 | 38599 |
| 70 | 215 | 47300 |
| 95 | 260 | 57200 |
| 100 | 300 | 66000 |
Таблица 4
Зависимость сечения алюминиевого кабеля от силы тока и мощности при U = 220 В
| Сечение провода, мм2 | I, А | Р, Вт |
| 2,5 | 20 | 4400 |
| 4 | 28 | 6100 |
| 6 | 36 | 7900 |
| 10 | 50 | 11000 |
| 16 | 60 | 13200 |
| 25 | 85 | 18700 |
| 35 | 100 | 22000 |
| 50 | 135 | 29700 |
| 70 | 165 | 36300 |
| 95 | 200 | 44000 |
| 120 | 230 | 50600 |
ПУЭ не разрешает использование в квартирной электропроводке алюминий. Из-за того, что со времён СССР во многих квартирах она выполнена именно им, в статье приведена таблица 4.
Для обеспечения запаса по мощности значение силы тока округляется до большего значения.
Альтернативные способы определения сечения провода
Способ 1.
Необходимо запомнить простые правила:
— для прокладки лучше всего использовать провода отечественных марок ВВГ нг , ВВГ или зарубежной марки NYM, имеющие гарантированный срок службы не менее 30 лет;
— оптимальными сечениями являются: для подключения розеток — 2,5 мм2 , для подключения освещения — 1,5 мм2 , для подключения электроприборов высокой мощности – 4 — 6 мм2 .
Способ 2. Использование онлайн-калькуляторов.
Эти удобные сервисы позволяют не только достаточно легко и быстро получить желаемый результат, но и «поиграть» исходными данными. Наряду с совсем простыми калькуляторами в интернете можно воспользоваться и более продвинутыми программами.
Входной информацией для этого сервиса также является потребляемая мощность (нагрузка), материал изделия, номинальное напряжение, система электроснабжения и способ прокладки.
Расчёт сечения провода в трёхфазной сети
Для этого случая алгоритм расчёта практически не меняется. Однако, есть некоторые отличия.
- Вместо формулы (2) для расчёта применяется формула (5)
I = P / √ 3 · ( U · cos (ϕ)). (5)
Параметр cos (ϕ) для трёхфазной сети более изменчив, чем для однофазной. Его значение можно найти в специальной технической литературе или на корпусе электроприбора.
Для выбора сечения изделия используется таблица 5.
Заключение
Учитывая текущие реалии, совсем не лишним будет после того, как подобрано изделие нужного сечения, проверить соответствие его заявленных характеристик фактическим. Для этого необходимо:
— найти на изоляции надпись, содержащую информацию о его сечении;
— штангенциркулем или микрометром измерить диаметр жилы;
— по формуле (3) рассчитать площадь сечения:
S = ( z · π · d 2)/4 (3),
где
S – площадь сечения;
z – количество жил (для одножильного провода z = 1);
d – диаметр.