Сечение кабеля — это площадь поперечного среза жилы кабеля за вычетом толщины слоя изоляции, то есть площадь проводника внутри изоляции. Если кабель состоит из нескольких жил, то для подсчета площади сечения используется сумма площадей каждой жилы.
Электрические системы становятся все более сложными и разнообразными. Неправильное определение размеров кабелей может привести к различным проблемам, включая потери энергии, перегрев и даже возгорания. В этой статье мы обсудим расчет сечения кабеля и факторы, которые на него влияют.
Сечение кабеля выбирают, опираясь на предполагаемую нагрузку в электрической сети, в которой он будет использоваться, и силу тока. На практике для этого обычно используют таблицы допустимой токовой нагрузки на провод.
Неправильный выбор сечения может привести к лишним расходам, если вы выберете слишком толстый кабель. Предпочтете слишком тонкий проводник — рискуете получить оплавление изоляции или даже пожар.
Расчет сечения кабеля
Существует несколько факторов, влияющих на расчет сечения кабеля:
- Токовая нагрузка. Величина тока, который будет пропускать кабель, является основным фактором при определении требуемого сечения. Более высокие токовые нагрузки требуют большего сечения для предотвращения перегрева.
- Падение напряжения при прохождении тока через кабель. Большее сечение приводит к меньшему падению напряжения, что важно для поддержания работоспособности электрической системы.
- Температура окружающей среды. Высокие температуры требуют большего сечения кабеля для поддержания безопасных условий эксплуатации.
- Способ прокладки кабеля также может повлиять на требуемое сечение. Кабели, проложенные в свободном воздухе, требуют меньшего сечения, чем кабели, проложенные под землей или в кабельном канале.
Расчет сечения по мощности электроприборов
Технические характеристики провода определяют допустимую нагрузку, которую он способен выдерживать. При превышении порогового значения кабель нагревается, изоляция оплавляется, возникает риск пожара.
При одновременном использовании нескольких приборов суммарную мощность определяют по формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0,8
P1 … Pn – это мощность каждого электроприбора. Коэффициент понижения 0,8 используется, чтобы учесть тот факт, что не все приборы будут использоваться одновременно.
Для расчетов в быту можно пользоваться справочными данными (мощность указана в Вт):
- Фен для волос / 450-2000
- Утюг / 500-2000
- Электроплита / 100-9000
- Тостер / 600-1500
- Кофеварка / 800-1500
- Обогреватель / 500-2500
- Гриль / 1000-2500
- Пылесос / 500-2500
- Телевизор / 100-500
- Холодильник / 150-800
- Духовка / 1000-2500
- СВЧ – печь / 1500-2500
- Компьютер / 300-750
- Дрель / 400-1000
- Болгарка / 500-3000
- Перфоратор / 600-2000
- Цепная пила / 1300-1700
- Электрорубанок / 500-1000
- Шлифмашина / 600-2500
- Компрессор / 750-2500
- Электроточило / 400-1500
- Электролобзик / 250-750
- Дисковая пила / 750-1500
- Компрессор / 750-3000
- Водяной насос / 500-1500
- Циркулярная пила / 1500-2500
- Кондиционер / 1000-3000
- Электромоторы / 500-3000
- Вентиляторы / 700-1500
- Сенокосилка / 700-2500
- Насос выс. Давления / 2000-3000
Пример расчета. Допустим, суммарная мощность электроприборов в квартире составляет 16 кВт, напряжение сети 220 В, провод медный. Используем коэффициент 0,8: 16*0,8=12,8 кВт. Ищем ближайший показатель в таблице проводов с медными жилами и получаем значение сечения 6 мм.
Расчет сечения по токовой нагрузке
В этом случае при расчетах сечения оценивают токовую нагрузку на электропроводку. Для этого берут мощность каждого прибора и рассчитывают силу тока по формулам:
- для однофазной сети: I=P/(U×cosφ)
- для трехфазной сети: I=P/(1,73×U×cosφ)
В формулах: U — фактическое напряжение в сети (Вольт); cosφ — коэффициент мощности.
Если к сети подключено несколько приборов, то рассчитывают суммарную силу тока, как сумму токов для каждого из них.
Получив значение, ищем ближайший показатель силы тока в соответствующей таблице и на пересечении получаем значение сечения.
Расчет сечения кабеля по длине
Любой кабель имеет собственной сопротивление. При увеличении протяженности линии возрастают потери тока в ней. Для расчета площади сечения используют следующую формулу:
- L – протяженность проводки, м;
- I – ток нагрузки электроприборов, А;
- Uнач – напряжение питания, В;
- Uкон – рабочее напряжение электроприборов, В;
- ρ – удельное сопротивление меди или алюминия, Ом×мм2/м.
Пример. Рассчитаем площадь поперечного сечения медного провода длиной 90 м для подключения сети напряжением 220 В электроприборов мощностью 7,5 кВт. Рабочее напряжение устройств – 203 В.
Рассчитаем ток: I = 7500 / 220 = 34,1 А. Удельное сопротивление меди 0,0175 Ом×мм2/м. Подставляем в формулу и получаем S = 2 * 0.0175 * 34,1 * 90 / (220 — 203) = 6,34 мм2.
В таблицах мощности кабеля приведены справочные данные о величине тока и мощности для медных и алюминиевых жил проводов и кабелей разного сечения. Параметры указаны для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки.
Данные можно использовать для расчетов, разработки и монтажа электрооборудования, выбора средств защиты. При увеличении мощности нагрузки требуется использовать кабели большего сечения. При прохождении тока через провод недостаточно большого диаметра произойдет его нагревание. Нагревание вызовет деградацию изоляции, может привести к возгоранию.
Чтобы выбрать сечение кабеля по таблицам ниже просуммируйте общую потребляемую мощность нагрузки в сети (для всех подключенных приборов и оборудования), затем по таблице найдите подходящее сечение кабеля.
Если предполагается в будущем увечить количество оборудования в сети — монтируйте кабель с запасом по диаметру сечения. Если вы точно знаете, что несмотря на большую суммарную мощность оборудования в сети одновременно будет использоваться лишь часть из него, допустимо использовать кабель меньшего сечения. Например, суммарная мощность потребления приборов 30 кВт. Одновременно будет использоваться лишь 60% из них. Рассчитываем так 30 * 60% = 30 * 0,6 = 18 кВт.
Медные жилы проводов и кабелей
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией:
| Сечение токопроводящей жилы, мм | Ток, А для проводов, проложенных в одной трубе | |||||
| Открыто | В одной трубе | |||||
| 2 одножильных | 3 одножильных | 4 одножильных | 1 двухжильного | 1 трехжильного | ||
| 0,5 | 11 | — | — | — | — | — |
| 0,75 | 15 | — | — | — | — | — |
| 1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14,5 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 28 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150 | 440 | 360 | 330 | — | — | — |
| 135 | 510 | — | — | — | — | — |
| 240 | 605 | — | — | — | — | — |
| 300 | 695 | — | — | — | — | — |
| 400 | 830 | — | — | — | — | — |
Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой, либо резиновой оболочке, бронированных и небронированных:
| Сечение токопроводящей жилы, мм | Ток, А для проводов и кабелей | ||||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | |||
| При прокладке | |||||
| в воздухе | в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | |
| 1,5 | 23 | 19 | 33 | 19 | 27 |
| 2,5 | 30 | 27 | 44 | 25 | 38 |
| 14 | 41 | 38 | 55 | 35 | 49 |
| 6 | 50 | 50 | 70 | 42 | 60 |
| 10 | 80 | 70 | 105 | 55 | 90 |
| 16 | 100 | 90 | 135 | 75 | 115 |
| 25 | 140 | 115 | 175 | 95 | 150 |
| 35 | 170 | 140 | 210 | 120 | 180 |
| 50 | 215 | 175 | 265 | 145 | 225 |
| 70 | 270 | 215 | 320 | 180 | 275 |
| 95 | 325 | 260 | 385 | 220 | 330 |
| 120 | 385 | 300 | 445 | 260 | 385 |
| 150 | 440 | 350 | 505 | 305 | 435 |
| 185 | 510 | 405 | 570 | 350 | 500 |
| 240 | 605 | — | — | — | — |
* Токи относятся к проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.
Алюминиевые жилы проводов и кабелей
| Сечение кабеля | Алюминиевые жилы проводов и кабелей | |||
| Токопроводящие жилы, мм | Напряжение, 220 В | Напряжение, 380 В | ||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11,0 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22,0 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44,0 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132,0 |
Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами:
| Сечение токопроводящей жилы, мм | Ток, А для проводов, проложенных в одной трубе | |||||
| Открыто | В одной трубе: | |||||
| 2 одножильных | 3 одножильных | 4 одножильных | Одного, двух- жильного | двух | ||
| 2 | 21 | 19 | 18 | 15 | 17 | 14 |
| 2,5 | 24 | 20 | 19 | 19 | 19 | 16 |
| 3 | 27 | 24 | 22 | 21 | 22 | 18 |
| 4 | 32 | 28 | 28 | 23 | 25 | 21 |
| 5 | 36 | 32 | 30 | 27 | 28 | 24 |
| 6 | 39 | 36 | 32 | 30 | 31 | 26 |
| 8 | 46 | 43 | 40 | 37 | 38 | 32 |
| 10 | 60 | 50 | 47 | 39 | 42 | 38 |
| 16 | 75 | 60 | 60 | 55 | 60 | 55 |
| 25 | 105 | 85 | 80 | 70 | 75 | 65 |
| 25 | 105 | 85 | 80 | 70 | 75 | 65 |
| 35 | 130 | 100 | 95 | 85 | 95 | 75 |
| 50 | 165 | 140 | 130 | 120 | 125 | 105 |
| 70 | 210 | 175 | 165 | 140 | 150 | 135 |
| 95 | 255 | 215 | 220 | 200 | 230 | 190 |
| 150 | 340 | 275 | 255 | — | — | — |
| 185 | 390 | — | — | — | — | — |
| 240 | 465 | — | — | — | — | — |
| 300 | 535 | — | — | — | — | — |
| 400 | 645 | — | — | — | — | — |
Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой либо пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных:
| Сечение токопроводящей жилы, мм | Ток, А, для проводов и кабелей | ||||
| Одножильных | Двухжильных | Трехжильных | |||
| При прокладке | |||||
| в воздухе | в воздухе | в земле | в воздухе | Вв земле | |
| 2,5 | 23 | 21 | 34 | 19 | 29 |
| 4 | 31 | 29 | 42 | 27 | 38 |
| 6 | 38 | 38 | 55 | 32 | 46 |
| 10 | 60 | 55 | 80 | 42 | 70 |
| 16 | 75 | 70 | 105 | 60 | 90 |
| 25 | 105 | 90 | 135 | 75 | 115 |
| 35 | 130 | 105 | 160 | 90 | 140 |
| 50 | 165 | 135 | 205 | 110 | 175 |
| 70 | 210 | 165 | 245 | 140 | 210 |
| 95 | 250 | 200 | 295 | 170 | 255 |
| 120 | 295 | 230 | 340 | 200 | 295 |
| 150 | 340 | 270 | 390 | 235 | 335 |
| 185 | 390 | 310 | 440 | 270 | 385 |
| 240 | 465 | — | — | — | — |
Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки
В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.
| Селение медных жил проводов и кабелей кв. мм. | Допустимый длительный срок нагрузки для проводов и кабелей, А | Номинальный ток автомата защиты, А | Предельный ток автомата защиты, А | Максимальная мощность однофазной нагрузки при U=220 В, кВт | Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки |
| 1,5 | 19 | 10 | 16 | 4,1 | Группосвещения и сигнализации |
| 2″,5 | 27 | 16 | 20 | 5,9 | Розеточные группы |
| 4 | 38 | 25 | 32 | 8,3 | Водонагреватели и кондиционеры |
| 6 | 46 | 32 | 40 | 10,1 | Электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 | 70 | 50 | 63 | 15,4 | Вводные питающие линии |
Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях
| Наименование линий | Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, кв. мм. |
| Линии групповых сетей | 1,5 |
| Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику | 2,5 |
| Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир | 4 |
Рекомендуемое сечение силового кабеля в зависимости от потребляемой мощности:
- Медь, U = 220B, одна фаза, двухжильный кабель
| Р, кВт | 1 | 2 | 3 | 3,5 | 4 | 6 | 8 |
| I, A | 4,5 | 9,1 | 13,6 | 15,9 | 18,2 | 27,3 | 36,4 |
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | 1 | 1 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | 4 | 6 |
| Макс. допустимая длина кабеля при указанном сечении, м* | 34,6 | 17,3 | 17,3 | 24,7 | 21,6 | 23 | 27 |
- Медь, U = 380B, три фазы, трехжильный кабель
| Р, кВт | 6 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 | 27 | 35 |
| I, A | 9,1 | 18,2 | 22,8 | 27,3 | 31,9 | 36,5 | 41 | 53,2 |
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | 1,5 | 2,5 | 4 | 4 | 6 | 6 | 10 | 10 |
| Макс. допустимая длина кабеля при указанном сечении, м* | 50,5 | 33,6 | 47,6 | 39,7 | 51 | 44,7 | 66,2 | 51 |
* величина сечения может корректироваться в зависимости от конкретных условий прокладки кабеля
Мощность нагрузки в зависимости от номинального тока автоматического выключателя и сечения кабеля
| Сечение кабеля, мм2 | Номинальный ток автомата, А | Мощность 1-фазной нагрузки при 220В, кВт | Мощность 3-фазной нагрузки при 380 В, кВт (cos φ =» 0.8) | |
| Медь | Алюминий | La | Р 1-220 | Р 3-380 |
| 1,0 | 2,5 | 6 | 0 | 3.2 |
| 1.5 | 2.5 | 10 | 21 | 5,3 |
| 1,5 | 2,5 | 16 | 3,5 | 8,4 |
| 2,5 | 4,0 | 20 | 4,4 | 0,5 |
| 4,0 | 6,0 | 25 | 5,5 | 13,2 |
| 6,0 | 10,0 | 32 | 7,0 | 16,8 |
| 10,0 | 16,0 | 40 | 8,8 | 21,1 |
| 10,0 | 16,0 | 50 | 11,0 | 263 |
| 16,0 | 25,0 | 63 | 13,9 | 33,2 |
Наименьшие сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках
| Сечение жил, мм2 | ||
| Проводники | медных | алюминиевых |
| Шнуры для присоединения бытовых электроприемников | 0,35 | — |
| Кабели для присоединения переносных и передвижных электроприемников в промышленных установках | 0,75 | — |
| Скрученные двухжильные провода с многопроволочными жилами для стационарной прокладки на роликах | 1 | — |
| Незащищенные изолированные провода для стационарной электропроводки внутри помещений: | ||
| непосредственно по основаниям, на роликах, клицах и тросах | 1 | 2,5 |
| на лотках, в коробах (кроме глухих): | ||
| для жил, присоединяемых к винтовым зажимам | 1 | 2 |
| для жил, присоединяемых пайкой: | ||
| однопроволочных | 0,5 | — |
| многопроволочных (гибких) | 0,35 | — |
| на изоляторах | 1,5 | 4 |
| Незащищенные изолированные провода в наружных электропроводках: | ||
| по стенам, конструкциям либо опорам на изоляторах; | 2,5 | 4 |
| вводы от воздушной линии | ||
| под навесами на роликах | 1,5 | 2,5 |
| Незащищенные и защищенные изолированные провода и кабели в трубах, металлических рукавах и глухих коробах | 1 | 2 |
| Кабели и защищенные изолированные провода для стационарной электропроводки (без труб, рукавов и глухих коробов): | ||
| для жил, присоединяемых к винтовым зажимам | 1 | 2 |
| для жил, присоединяемых пайкой: | ||
| однопроволочных | 0,5 | — |
| многопроволочных (гибких) | 0,35 | — |
| Защищенные и незащищенные провода и кабели, прокладываемые в замкнутых каналах либо замоноличенно (в строительных конструкциях либо под штукатуркой) | 1 | 2 |
Часто задаваемые вопросы
Что произойдет, если выбрать недостаточное сечение кабеля?
Кабели меньшего сечения, чем необходимо, могут перегреваться, что приводит к повреждению или выходу из строя кабеля и других компонентов системы. В ряде случаев возможны потери энергии, повреждение оборудования и даже возгорания.
Как определить ток нагрузки?
Ток нагрузки определяют путем суммирования нагрузки потребителей, подключенных кабелем. Эти параметры обычно указывают производители оборудования. Также можно измерить их с помощью амперметра.
Что такое удельное сопротивление кабеля?
Удельное сопротивление кабеля — это величина сопротивления кабеля на единицу длины и поперечного сечения. Точное значение указывают в спецификациях производителя или в инженерных справочниках.
Как определить поправочный коэффициент?
Поправочный коэффициент задают температура окружающей среды и метод прокладки. Смотрите значения в инженерных справочниках и спецификациях производителей.
Как узнать максимально допустимое превышение температуры?
Максимально допустимое превышение температуры над температурой окружающей среды — это значение нагрева, которое может выдержать кабель без деградации характеристик. Значение обычно указывают в спецификациях производителя и в справочниках.
