Как рассчитать сечение токоведущей жилы кабеля

Выбор сечения кабеля и провода: по нагреву, по току, по потере напряжения

Выбор сечения кабеля и провода по нагреву

Выбор сечения из условий допустимого нагрева сводится к пользованию соответствующими таблицами длительно допустимых токовых нагрузок Iд при которых токопроводящи е жилы нагреваются до предельно допустимой температуры, установленной практикой так, чтобы предупредить преждевременный износ изоляции, гарантировать надежный контакт в местах соединения проводников и устранить различные аварийные ситуации, что наблюдается при Iд ≥ Ip, Ip – расчетный ток нагрузки.

Периодические нагрузки повторно-кратковременного режима при выборе сечения кабеля пересчитывают на приведенный длительный ток

где Iпв – ток повторно-кратковременного режима приемника с продолжительностью включения ПВ.

При выборе сечения проводов и кабелей следует иметь в виду, что при одинаковой температуре нагрева допустимая плотность тока токопроводящих жил большего сечения должна быть меньше, так как увеличение сечения их происходит в большей степени, чем растет охлаждающая поверхность ( смотрите рис. 1). По этой причине часто с целью экономии цветных металлов вместо одного кабеля большего сечения выбирают два или несколько кабелей меньшего сечения.

Рис 1. График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25 “С.

При окончательном выборе селения проводов и кабелей из условия допустимого нагрева по соответствующим таблицам необходимо учитывать не только расчетный ток линии, но и способ прокладки ее, материал проводников и температуру окружающей среды.

Кабельные линии на напряжение выше 1000 В, выбранные по условиям допустимого нагрева длительным током, проверяют еще на нагрев токами короткого замыкания. В случае превышения температуры медных и алюминиевых жил кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ свыше 200 °С, а кабелей на напряжения 35 – 220 кВ свыше 125 °С сечение их соответственно увеличивают.

Сечение жил проводов и кабелей сетей внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В согласуют с коммутационными возможностями аппаратов защиты линий – плавких предохранителей и автоматических выключателей – так, чтобы оправдывалось неравенство I д / I з з, где k з – кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания аппарата защиты I з (из ПУЭ). Несоблюдение приведенного неравенства вынуждает выбранное сечение жил соответственно увеличить.

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения .

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном – напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12. 42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а – с одной нагрузкой на конце линии, б – с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным током I p и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, P р — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами I p 1 , I р 2 , . I р и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, . cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, . Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

где P р i активная мощность — расчетная i -й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения d U получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки – Tmax > 4000 ч – должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока , устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют так:

Читайте также:  Датчик освещенности

где I р — расчетный ток линии без учета повышения нагрузки при авариях и ремонтах, J э — экономическая плотность тока из расчета окупаемости капитальных затрат в течение 8 – 10 лет.

Расчетное экономическое сечение округляют до ближайшего стандартного и, если оно окажется свыше 150 мм2, одну кабельную линию заменяют двумя или несколькими кабелями с суммарным сечением, соответствующим экономическому. Применять кабели с малоизменяющейся нагрузкой сечением менее 50 мм 2 не рекомендуется.

Сечение кабелей и проводов напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки Tmax

В трехфазных четырехпроходных сетях сечение нейтрального провода не рассчитывают, а принимают не менее 50% от сечения, выбранного для главных проводов, а в сетях, питающих газоразрядные лампы, вызывающие появление высших гармоник тока, такое же, как и главных проводов.

Источник: electricalschool.info

Расчет сечения токоведущей жилы кабеля

Главным условием корректной и бесперебойной работы электроприборов и оборудования является правильно спроектированная система электроснабжения. Здесь важно правильно выполнить расчет сечения токоведущей кабеля — это должно осуществляться в соответствии с действующими правилами устройства электроустановок — ПУЭ Глава 1.3 седьмая редакция.

Основные способы расчета сечения токоведущей жилы кабеля

Основными параметрами, которые необходимо учитывать при расчете сечения токоведущей жилы кабеля являются:

  • Р — мощность (кВт).
  • І — номинальный ток сети (А).
  • U — напряжение сети (B).
  • количество фаз.
  • материал, из которого изготовлен проводник.

Чтобы разобраться, как рассчитать сечение токоведущей жилы кабеля для бытовых нужд рассмотрим стандартные двухкомнатные квартиры.

Порядок расчета сечения

1) Необходимо определить суммарное значение потребляемой мощности отдельно для каждого помещения, а затем эти показатели сложить. Например, суммарная мощность в кухне рассчитывается следующим образом:

освещение — две лампочки по 100 ватт.

вытяжка — 100 ватт.

холодильник — 350 ватт.

хлебопечка — 450 ватт.

Все эти значения следует сложить — 2х100+100+350+450= 1100 Ватт. Такие же расчеты необходимо произвести и для остальных помещений.после этого, полученные результаты суммируются и получается общее значение потребляемой мощности. На сегодняшний день средний такой показатель составляет 7,5-8 кВт.

2) Выбрать материал жил кабеля. Обычно это алюминий или медь.

3) Определиться с напряжением в сети и количеством фаз. В большинстве случаев, это однофазная сеть с напряжением в 220 вольт. В некоторых домах бывает и трехфазная сеть с напряжением в 380 вольт. Чаще всего, в индивидуальных домах и частных отелях.

Еще один важный момент в расчете суммарной мощности — если планируется в дальнейшем приобретение какого-либо электрооборудования или электроприборов (микроволновка, кухонный комбайн, посудомоечная машина), то их мощность тоже нужно учитывать.

После того как выполнен расчет суммарной мощности потребляемой энергии необходимо выбрать материал, из которого выполнены жилы кабеля. Подбор провода или кабеля можно осуществлять по специальным таблицам, которые имеются в сети интернет и в специальной литературе. В нашем случае, значение сечения кабеля для алюминия будет составлять 6 мм2. (одна фаза — 220 В. или 4 мм2. — медная жила). При трехфазном подключении применяют понижающий коэффициент. Например, если общая потребляемая мощность составляет 7,5 кВт., то требуется кабель, сечением в 1,5 мм2. — медь и 2,5 мм2. — алюминий.

Токоведущие жилы кабеля по нагрузке

При этом варианте расчетов, за основной показатель берется предельно допустимая нагрузка (сила тока).

Чтобы рассчитать силу тока, проходящего в сети, необходимо суммарную мощность оделить на напряжение сети — нашем случае — это 7500/220 = 34,09 — это ток нагрузки. По действующим нормативам, принято использовать следующее соотношение — 1 мм2. сечение токоведущей жилы приходится 4 А. Значит получается 34,09/4 = 8,52 мм2. После этого, обратившись к специальным таблицам производится подбор сечения токопроводящих жил в зависимости от материала проводника, напряжения и количества фаз.

Программа для расчета сечения токоведущей жилы кабеля

Для тех, кто не знает, как рассчитать сечения токоведущей жилы кабеля или сомневается в правильности своих вычислений, существует специальная программа, с помощью которой можно быстро и точно осуществить расчет сечения токоведущей жилы кабеля. Для этого достаточно скачать на ПК (бесплатно), ввести необходимые параметры ми получить результат. Скачать можно здесь http://www.vip-montazh.com/#!raschet-sechenija-kabelej/c1ew7.

Источник: bouw.ru

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Читайте также:  Полукруглое крыльцо + фото

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

Читайте также:  Теплообменник для банной печи

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Источник: www.boncom.by

Расчет сечения токоведущей жилы кабеля

При проектировании систем электроснабжения потребителей обязательно должен рассматриваться вопрос выбора сечения токопроводящего кабеля.
Данный вопрос освящен в главе 1.3 Правил Устройства Электроустановок 7 редакция (ПУЭ).
Сечения всех изолированных и неизолированных проводников выбираются по трем условиям:

1) по условию допустимого нагрева;
2) по экономическому критерию;
3) по условиям допустимости коронирования проводника.

Проверка по условию допустимого нагрева

Протекая по токопроводящей жиле кабеля, электрический ток вызывает ее нагрев, количественно характеризующийся законом Джоуля — Ленца. Нагрев зависит от величины электрического тока и активной составляющей сопротивления проводника.

Сопротивление кабеля в свою очередь определяется площадью сечения, свойствами материала и его протяженностью. Соответственно, чем больше сечение, тем меньше будет сопротивление и наоборот.
Сечение токопроводящих жил кабелей выбираются так, что бы обеспечивать допустимый нагрев проводника для всех режимов работы электрической сети.

Электрический ток определяется по следующим формулам:
I=P*Kи/Ucosφ – для однофазной сети;
I=P/√3Ucosφ – для трехфазной сети,
где P – это суммарная величина подключенной нагрузки;
U – это уровень напряжения сети;
– коэффициент одновременности, характеризующий вероятность одновременного включения в сеть полной величины нагрузки (обычно принимается 0,75);
cosφ – коэффициент мощности, характеризующий долю активной нагрузки в узле.

При получении значения электрического тока следует приступить к выбору сечения кабельной жилы, исходя из ее характеристик и величины расчетного тока. Для каждого кабеля в зависимости от вида его изоляции, места прокладки и количества токопроводящих жил имеются собственные таблицы сечений.

Необходимо уделить внимание режимам работы снабжаемых электроприемников, так как при повторно-кратковременных и кратковременных режимах работы, а так же при превышении определенных значений сечений (медь – 6 мм; алюминий – 10 мм) ток должен быть умножен на поправочный коэффициент (0,875/√Tпв, где Tпв – отношение длительности включения к длительности всего цикла). Аналогично дело обстоит с температурой, для нее так же имеются свои поправочные коэффициенты.

Таблицы для выбора сечения в зависимости от вида изоляции, расчетного электрического тока проводника и поправочных коэффициентов приведены в главе 1.3 ПУЭ 7.

Выбор проводников экономическому критерию

Очевидно, что увеличение сечения проводника ведет к увеличению надежности электроснабжения, но неизбежно приводит к увеличению расхода материала, а значит и его стоимости.

Поэтому все сечения должны выбираться с точки зрения допустимости затрат. Проверка осуществляется по следующей формуле:
S=I/Jэк,
где I – это ток, протекающий по проводнику в час, соответствующий максимуму нагрузки;
Jэк – нормированное значение экономической плотности тока, выбираемое из стандартного ряда.

Полученное в данном расчете сечение должно быть округлено до ближайшего большего значения. Расчет проводится только для рабочего тока, его увеличение в ремонтных и послеаварийных схемах не учитывается. Так же стоит учесть, что в случае, когда максимум нагрузки отмечается во время ночного провала графика потребления энергосистемы, то экономическая плотность увеличивается на 40%, что связано со значительной дешевизной электроэнергии в данный период суток. Отдельному рассмотрению подвергаются проводники с большим количеством ответвлений, сельских линий и линий питающих большое количество однотипных электроприемников.

Проверка проводника по условиям короны и радиопомех

Все проводники, напряжение которых превышает 35кВ, должны проверяться на коронирование, а так же на возможность образования радиопомех при коронировании. Характеристикой проверки служит напряженность электрического поля у проводника. Она не должна превышать 0,9 от величины начальной напряженности.

В заключении следует отметить, что при прокладывании одного кабеля через участки с разными температурными показателями и другими характеристиками грунта следует опираться на худшие условия. За исключением тех случаев, когда для этих участков применяются кабели разных сечений и способов прокладки и изоляции.

Данная статья носит строго ознакомительный характер и будет полезна учащимся первых курсов, инженерам в начале карьеры и людям, заинтересованным в получении дополнительных знаний. Для специалистов, чья деятельность связана с непосредственным проектированием электрических сетей, лучше будет обратиться к первоисточнику.

Источник: jelektro.ru

Как посчитать сечение секторной жилы?

Вход на форум

Недавно награждены

mychtarovatr 2020-04-08
nova00013 2020-04-04
Dimas94 2020-04-03
kuzminov5 2020-04-03
менегер 2020-04-02

Реклама

ООО “Калужский кабельный завод” производит:

Биметаллическая проволока БСМ провод ПБСМ

Славкабель предлагает проволоку БСМ провод ПБСМ НлФ М МФ

Линии для кабельного производства от завода HANDING

Поиск региональных дистрибьюторов

О форуме

© «РусКабель», 1999-2020

Все права защищены и охраняются законом. Администрация RusCable.Ru не несет ответственности за высказывания третьих лиц. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов материалов. 18+
Перепечатка информации возможна только при соблюдении следующих условий.

Редакция портала

111123, Москва, Электродный проезд, д.8а, оф.18
Телефон: +7 495 229 33 36 (мнк)
Viber/WhatsApp/Telegram: +7 999 003 33 36
E-mail: mail@ruscable.ru
О портале
Контакты

8 800 500 75 76

Общаешься на форуме? Зарегистрируйся!

Только для зарегистрированных пользователей «Кабельного форума» RusCable.Ru доступны следующие возможности:

— Получение КАБСов за общение на форуме;
— Отправка личных сообщений пользователям;
— Сохранять в «Избранном» интересные темы;
— и многое другое.

Регистрация предельно простая и займет не более 2 минут.

Вход для зарегистрированных пользователей:

Источник: www.ruscable.ru