Розрахунок перерізу кабелю: навіщо він необхідний і як правильно виконати

Найвразливіше місце у сфері забезпечення квартири чи будинку електричною енергією – це електропроводка. У багатьох будинках продовжують використовувати старе проведення, не розраховане на сучасні електроприлади. Нерідко підрядники взагалі прагнуть заощадити на матеріалах і укладають дроти, що не відповідають проекту. У будь-якому з цих випадків необхідно спочатку зробити розрахунок перерізу кабелюІнакше можна зіткнутися з серйозними і навіть трагічними наслідками.

Для чого потрібний розрахунок кабелю

У питанні вибору перерізу проводів не можна дотримуватися принципу «на око». Протікаючи по дротах, струм нагріває їх. Що сила струму, то сильніше відбувається нагрівання. Цей взаємозв'язок легко довести парою формул. Перша їх визначає активну силу струму:

де I – сила струму, U – напруга, R – опір.

З формули видно: що більше опір, то більше виділятиметься тепла, тобто. е. тим більше провідник буде нагріватися. Опір визначають за такою формулою:

де ρ – питомий опір, L – довжина провідника, S – площа поперечного перерізу.

Чим менше площа поперечного перерізу провідника, тим вищий його опір, а значить вища і активна потужність, яка говорить про сильніший нагрів. Виходячи з цього, розрахунок перерізу необхідний для забезпечення безпеки та надійності проведення, а також грамотного розподілу фінансів.

Що буде, якщо неправильно розрахувати перетин

Без розрахунку перерізу провідника можна зіткнутися з однією із двох ситуацій:

• Занадто сильний перегрів проводки. Виникає при недостатньому діаметрі провідника.Створює сприятливі умови для самозаймання та коротких замикань.
• Невиправдані витрати на проведення. Таке відбувається у ситуаціях, коли було обрано провідники надлишкового діаметра. Звичайно, небезпеки тут немає, але кабель більшого перерізу коштує дорожче і не так зручний у роботі.

Що ще впливає на нагрівання проводів

З формули (2) видно, що опір провідника залежить від площі поперечного перерізу. У зв'язку з цим на його нагрівання впливатимуть:

• Матеріал. Приклад – у алюмінію питомий опір більший, ніж у міді, тому при однаковому перерізі дротів мідь нагріватиметься менше.
• довжина. Занадто довгий провідник призводить до великих втрат напруги, що викликає додаткове нагрівання. У разі перевищення втрат рівня 5% доводиться збільшувати перетин.

Приклад розрахунку перерізу кабелю на прикладі BBГнг 3x1,5 та ABБбШв 4x16

Трижильний кабель BBГнг 3x1,5 виготовляється з міді та призначений для передачі та розподілу електрики у житлових будинках або звичайних квартирах. Струмопровідні жили в ньому ізольовані ПВХ (В), з нього складається оболонка. Ще BBГнг 3x1,5 не поширює горіння нг(А), тому є повністю безпечним при експлуатації.

Кабель ABБбШв 4x16 чотирижильний, включає струмопровідні жили з алюмінію. Призначений для прокладання у землі. Захист за допомогою оцинкованих сталевих стрічок забезпечує кабелю термін служби до 30 років. У компанії «Бонком» ви можете придбати кабельні вироби оптом та в роздріб за прийнятною ціною. На великому складі завжди є вся продукція, що дозволяє комплектувати замовлення будь-якого асортименту.

Порядок розрахунку перетину за потужністю

Загалом розрахунок перерізу кабелю за потужністю відбувається у 2 етапи.Для цього знадобляться такі дані:

• Сумарна потужність усіх пристроїв.
• Тип напруги мережі: 220 В – однофазна, 380 В – трифазна.
• ПУЭ 7. Правила влаштування електроустановок. Видання 7.
• Матеріал провідника: мідь чи алюміній.
• Тип проводки: відкритий або закритий.

Крок 1. Потужність електроприладів можна знайти в їх інструкції або взяти середні характеристики. Формула для розрахунку загальної потужності:

де P₁, P₂ і т. д. - потужність приладів, що підключаються,_з - Коефіцієнт попиту, який враховує ймовірність включення всіх приладів одночасно,_з - Коефіцієнт запасу на випадок додавання нових приладів у будинку. До_з визначається так:

• для двох одночасно включених приладів – 1;
• для 3-4 - 0,8;
• для 5-6 - 0,75;
• для більшої кількості – 0,7.

До_з у розрахунку кабелю по навантаженню має сенс прийняти як 1,15-1,2. Для прикладу можна взяти загальну потужність 5 кВт.

Крок 2. На другому етапі залишається за сумарною потужністю визначити переріз провідника. Для цього використовується таблиця розрахунку перерізу кабелю із ПУЕ. У ній надано інформацію і для мідних, і для алюмінієвих провідників. При потужності 5 кВт та закритій однофазній електромережі підійде мідний кабель перетином 4 мм 2 .

Правила розрахунку за довжиною

Розрахунок перерізу кабелю за довжиною передбачає, що власник заздалегідь визначив, скільки метрів провідника знадобиться для електропроводки. Таким методом користуються, як правило, у побутових умовах. Для розрахунку знадобляться такі дані:

• L – довжина провідника, м. Наприклад взято значення 40 м.
• ρ – питомий опір матеріалу (мідь або алюміній), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для міді та 0,0281 для алюмінію.
• I – номінальна сила струму, А.А.

Крок 1. Визначити номінальну силу струму за такою формулою:

де P - потужність у ВАТ (сумарна всіх приладів в будинку, для прикладу взято значення 8 кВт), U - 220 В, К_з - Коефіцієнт одночасного включення (0,75), cos φ - 1 для побутових приладів. У прикладі вийшло значення 36 А.

Крок 2. Визначити перетин провідника. Для цього потрібно скористатися формулою (2):

Втрата напруги за довжиною провідника має бути не більше 5%:

Втрати напруги dU = I · R, звідси R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тоді переріз провідника має бути не меншим:

У разі трижильного кабелю площа поперечного перерізу однієї жили повинна становити 0,75 мм 2 . Звідси діаметр однієї жили має бути не меншим (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3x1,5 задовольняє цю умову.

Як розрахувати перетин струмом

Розрахунок перерізу кабелю струмом здійснюється також на підставі ПУЕ, зокрема з використанням таблиць 1.3.6. та 1.3.7. Знаючи сумарну потужність електроприладів, можна за формулою визначити номінальну силу струму:

Для трифазної мережі використовується інша формула:

де U дорівнюватиме вже 380 В.

Якщо до трифазного кабелю підключають і однофазних, і трифазних споживачів, то розрахунок ведеться найбільш навантаженою жилою. Для прикладу із загальною потужністю приладів, що дорівнює 5 кВт, та однофазної закритої мережі виходить:

BBГнг 3x1,5 - Мідний трижильний кабель. За таблицею 1.3.6. для сили струму 18 А найближче значення – 19 А (при прокладці в повітрі). При номінальній силі струму 19 А перетин струмопровідної жили повинен становити не менше 1,5 мм 2 . У кабелю BBГнг 3x1,5 одна жила має переріз S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 що повністю відповідає зазначеній вимогі.

Якщо розглядати кабель ABБбШв 4x16, необхідно брати дані з таблиці 1.3.7. ПУЭ, де вказані значення алюмінієвих проводів. Відповідно до неї, для чотирижильних кабелів значення струму має визначатися з коефіцієнтом 0,92. У прикладі до 18 А найближче значення за таблицею 1.3.7. складає 19 А.

З урахуванням коефіцієнта 0,92 воно становитиме 17,48 А, що менше 18 А. Тому потрібно брати таке значення – 27 А. У такому випадку перетин струмопровідної жили кабелю повинен становити 4 мм2. У кабелю ABБбШв 4x16 переріз однієї жили дорівнює:

Відповідно до таблиці 1.3.7. цей кабель раціональніше використовувати при номінальному струмі 60 А (при прокладанні повітрям) і до 90 А (при прокладанні в землі).