Таблица сечений кабеля по мощности и току

Как правильно выбрать кабель для подключения потребителя? Этот вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. При выборе необходимо учитывать множество нюансов, знать длину линии и суммарную мощность подключенных к нему устройств, и только после этого, используя формулу для расчета сечения кабеля, выбирать наиболее подходящий вариант. В этой статье мы детально рассмотрим все нюансы, связанные с подбором и типом кабелей.

Введение

Кабелем называют провод, покрытый изоляцией, который служит для передачи электроэнергии от источника к потребителю. Сегодняшний рынок готов предложить покупателям множество видов подобных проводов: алюминиевых, медных, одножильных, многожильных, с одинарной и двойной изоляцией, с сечением от 0,35 мм2 до 25 мм2 и более. Но чаще всего для подключения бытовых потребителей применяют кабеля толщиной от 0,5 до 6 “квадрат” – этого вполне достаточно для питания любой техники.

Классический кабель для проводки в квартире

Почему необходимо подбирать изолированные проводники, а не покупать первый попавшийся? Все дело в том, что от толщины проводника зависит сила тока, которую он может выдержать. К примеру, допустимый ток для медных проводов толщиной 1 мм составляет до 8 Ампер, алюминиевого – до 6 ампер.

Почему бы просто не купить провод максимальной толщины? Потому что чем толще, тем дороже. К тому же толстый кабель нужно где-то прятать, вырезать под него штробу в потолке и стенах, делать отверстия в перегородках. Одним словом, нет никакого смысла переплачивать, ведь вы не будете ездить за хлебом на КАМАЗе.

Если вы выберете провод меньшего диаметра, то он просто не выдерживает силу тока, проходящую через него, и начнет греться. Это приводит к плавлению изоляции, короткому замыканию и возгоранию. Поэтому никогда не следует торопиться, выбирая качественный кабель для подключения любых приборов – сначала подумайте, что именно будет работать на новой линии, а затем уже выбирайте толщину и тип кабеля.

Как посчитать мощность приборов

Для начала разберем вариант выбора сечения кабеля по мощности приборов, подключенных к нему. Как правильно считать?

Подумайте, какие именно приборы будут питаться от конкретного кабеля. Если вы затягиваете его в зал, то от розетки в комнате может одновременно работать телевизор, компьютер, пылесос, аудиосистема, приставка, фен, торшер, подсветка аквариума или другие бытовые приборы. Сложите мощности всех этих устройств и умножьте полученное значение на 0,8, чтобы получить реальный показатель. Действительно, вряд ли вы будете использовать их все одновременно, поэтому 0,8 – понижающий коэффициент, который позволит адекватно оценить суммарную нагрузку.

Если вы считаете для кухни, то складывайте мощность электрочайника, электродуховки и варочной поверхности, микроволновки, посудомойки, тостера, хлебопечки и других имеющихся/планируемых приборов. Кухня обычно потребляет больше всего энергии, поэтому на нее следует заводить или два кабеля с отдельными автоматами, или один мощный.

Итак, для подсчета суммарной мощности всех приборов вам нужно использовать формулу Pобщ =(P1+P2+…+Pn)*0.8, где P – мощность конкретного потребителя, подключенного в розетку.

Медные провода лучше подходят для проводки и выдерживают большую нагрузку

Выбираем толщину

После того как вы определили мощность, можно подбирать толщину кабеля. Ниже мы приведем таблицу сечений проводов по мощности и току для классического медного провода, поскольку алюминиевые для создания проводки сегодня уже не используют.

Сечение кабеля, мм	Для 220 V		Для 380 V
	ток, А	мощность, кВт	ток, А	мощность кВт
1,5	до 17	4	16	10
2,5	26	5,5	25	16
4	37	8,2	30	20
6	45	10	40	25
10	68	15	50	32
16	85	18	75	48

Внимание: при выборе учитывайте, что большинство российских производителей экономит на материале, и кабель в 4 мм2 на самом деле может оказаться фактически в 2,5 мм2. Практика показывает, что подобная “экономия” может достигать 40%, поэтому обязательно либо сами перемеряйте диаметр кабеля, либо приобретайте его с запасом.

Теперь давайте рассмотрим пример расчета сечения провода по потребляемой мощности. Итак, у нас есть абстрактная кухня, мощность приборов на которой составляет 6 кВт. Умножаем эту цифру 6*0,8=4,8 кВт. В квартире используется одна фаза, 220 вольт. Ближайшее значение (брать можно только в плюс) – 5.5 кВт, то есть кабель толщиной 2,5 квадрата. На всякий случай мы имеет запас в 0,7 кВт, который “сглаживает” экономию производителей.

Также следует учитывать, что если провод работает на пределе своих возможностей, то он быстро нагревается. Из-за нагрева до 60-80 градусов максимальный ток снижается на 10-20 процентов, что ведет к перегрузке и короткому замыканию. Поэтому для ответственных участков цепи следует применять повышенный коэффициент, умножая значение не на 0,8, а на 1,2-1,3.

Правильный расчет толщины кабеля – залог его долгой работы

Чаще всего для прокладки систем освещения применяют медные конструкции толщиной в 1,5 квадрата, для розеток – 2,5 квадрата, для мощных потребителей – 4 или 6 квадрат (автоматы ставятся соответственно на 16, 25, 35 и 45А). Но такое использование подходит только для стандартных квартир или домов, в которых нет мощных потребителей. Если у вас работает электрокотел, бойлер, духовой шкаф или другие приборы, потребляющие больше 4 кВт, то необходимо рассчитывать кабеля под каждый конкретный случай, а не использовать общие рекомендации.

Приведенная выше таблица сечений кабеля по мощности и току использует граничные значения, поэтому если у вас получаются накладки расчетных цифр на энциклопедические, то старайтесь брать кабель с запасом. К примеру, если бы в нашей кухне была мощность в 7 кВт, то 7*0,8=5,6 кВт, что больше значения 5,5 для кабеля в 2,5 квадрата. Берите с запасом кабель на 4 квадрата или разделите кухню на две зоны, подведя два кабеля 2,5 мм2.

Как быть с длиной

Если вы считаете кабель по квартире или небольшому дому, то поправки на длину кабеля можно вообще не делать – вряд ли у вас будут ветки длиной от 100 и более метров. Но если вы прокладываете проводку в крупном многоэтажном коттедже или торговом центре, то нужно обязательно закладывать возможные потери на длину. Обычно они составляют 5 процентов, но правильнее рассчитывать их по таблице и формулам.

Так, момент нагрузки считается в виде произведения длины вашего провода на суммарную мощность потребления. То есть длина вашего кабеля вычисляется как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

В приведенной ниже таблице мы видим, как зависят потери от сечения проводника. К примеру, кабель толщиной 2,5 мм2 с нагрузкой до 3 кВт и длиной в 30 метров имеет потери 30х3=90, то есть 3%. Если уровень потерь переваливает за 5%, то рекомендуется выбирать более толстый кабель – не нужно экономить на своей безопасности.

U, %	Момент нагрузки, кВт*м
	1,5	2,5	4	6	10	16
1	18	30	48	72	120	192
2	36	60	96	144	240	384
3	54	90	144	216	360	575
4	72	120	192	288	480	768
5	90	150	240	360	600	960

Данная таблица нагрузок по сечению кабеля справедлива для однофазной сети. Для трехфазной характерно увеличение величины нагрузки в среднем в шесть раз. В три раза поднимается значение за счет распределения по трем фазам, в два – за счет нулевого проводника. Если нагрузка на фазы неодинакова (имеются сильные перекосы), то потери и нагрузки сильно увеличиваются.

Правильное подключение автоматов медным кабелем

Также следует учитывать, какие именно потребители будут подключены к вашему проводу. Если вы планируете подключать галогеновые низковольтные лампы, то старайтесь размещать их как можно ближе к трансформаторам. Почему? Потому что при падении напряжения на 3 вольта при 220 вольт мы просто не заметим, а при падении на те же 3 вольта при 12 вольт лампы просто не загорятся.

Если вы проводите выбор сечения провода по току для алюминиевого кабеля, то учитывайте, что сопротивление материала в 1,7 раз выше, чем у меди. Соответственно, потери в них будут больше в эти же 1,7 раза.

Виды кабелей

Теперь давайте рассмотрим, какие же именно кабеля можно выбирать для создания электропроводки на объекте. Помните, что провода согласно стандартам можно прокладывать только закрытым способом в коробах или трубах. Кабеля при этом прокладываются свободно – их можно пускать даже по поверхности, что часто практикуется в деревянных и рубленых домах.

Вы уже знаете, как рассчитать сечения кабеля по мощности, поэтому рассмотрим принцип выбора кабелей. Для прокладки в жилом помещении лучше всего подходит классический ВВГ (лучше выбирать с пометкой НГ- негорючий). Для подключения к щитку или к мощному потребителю хорошо подойдет NYM. Разберем виды кабелей более подробно.

ВВГ представляет собой кабель с медными проводниками, защищенными поливинилхлоридной “рубашкой”. Сверку провода покрыты дополнительной пластиковой оболочкой, предотвращающей возможные пробои и порывы. Этот кабель можно применять даже во влажных помещениях, он неплохо гнется и защищает поверхность от возгорания. Для прокладки проводки лучше всего подходит плоский провод, в котором провода расположены в одной плоскости – он занимает минимум места.

NYM представляет собой изделие, содержащее несколько медных жил, покрытых цветной металлнаполненной негорючей резиной. Сверху жилы запакованы в поливинилхлоридную изоляцию (иногда применяется несколько слоев). В большинстве случаев она обладает негорючими свойствами и не выделяет вредных газов при критических температурах. Обладает отличной гибкостью – его очень легко прокладывать в углах, выводить на различные поверхности и пр. Главное – правильно выполнить подбор сечения провода по току, взяв его с небольшим запасом.

ПУНП – это классический установочный провод плоской формы, который используется для подключения различных потребителей. Очень часто применяется для создания недорогой проводки в квартирах и домах. Имеет две/три жилы, покрытые поливинилхлоридом. Имеет плоскую форму.

Существует еще много других кабелей – бронированные, усиленные, для прокладки во влажных комнатах и помещениях с высокой вероятностью взрыва. Но перечисленные выше используются чаще всего.

Теперь вы знаете, как рассчитать сечение провода по нагрузке и какие кабеля выбирать для создания полноценной электропроводки. Напоминаем – всегда делайте запас по мощности в 20-30 процентов, чтобы избежать неприятностей.  

Расчет сечения кабеля по мощности

Каждый мастер желает знать… как рассчитать сечение кабеля для той или иной нагрузки. С этим приходится сталкиваться при проведении проводки в доме или гараже, даже при подключении станков — нужно быть уверенным, что выбранный сетевой шнур не задымится при включении станка…

Я решил создать калькулятор расчета сечения кабеля по мощности, т.е. калькулятор считает потребляемый ток, а затем определяет требуемое сечение провода, а также рекомендует ближайший по значению автоматический выключатель.

Силовые кабели ГОСТ 31996—2012

Расчет сечения кабеля по мощности производится в соответствии с таблицами нормативного документа ГОСТ 31996—2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией». При этом сечение указывается с запасом по току во избежания нагрева и возгорания провода, работающего на максимальном токе. А также я ввел коэффициент 10%, т.е. к максимальному току добавляется еще 10% для спокойной работы кабеля 🙂

Например, берем мощность нагрузки 7000 Вт при напряжении 250 Вольт, получаем ток 30.8 Ампер (добавив про запас 10%), будем использовать медный одножильный провод с прокладкой по воздуху, в результате получим сечение: 4 кв.мм., т.е. кабель с максимальным током 39 Ампер. Кабель сечением 2.5 кв.мм. на ток 30 Ампер использовать не рекомендуется, т.к. провод будет эксплуатироваться на максимально допустимых значениях силы тока, что может привести к нагреву провода с последующим разрушением электро изоляции.

Таблица сечения кабеля по току и мощности для медного провода

Ознакомьтесь также с этими статьями

Сечение жилы мм2	Для кабеля с медными жилами
	Напряжение 220 В		Напряжение 380 В
	Ток А	Мощность кВт	Ток А	Мощность кВт
1,5	19	4,1	16	10,5
2,5	27	5,9	25	16,5
4	38	8,3	30	19,8
6	46	10,1	40	26,4
10	70	15,4	50	33,0
16	85	18,7	75	49,5
25	115	25,3	90	59,4
35	135	29,7	115	75,9
50	175	38,5	145	95,7
70	215	47,3	180	118,8
95	260	57,2	220	145,2
120	300	66	260	171,6

 

Важно!

Данные в таблицах приведены для ОТКРЫТОЙ проводки!!!

Таблица сечения алюминиевого провода по потребляемой мощности и силе тока

Сечение жилы мм2	Для кабеля с алюминиевыми жилами
	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	39	25,7
16	60	13,2	55	36,3
25	85	18,7	70	46,2
35	100	22	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

Калькулятор расчета сечения кабеля

Советуем к прочтению другие наши статьи

Онлайн калькулятор предназначен для расчета сечения кабеля по мощности.

Вы можете выбрать требуемые электроприборы, отметив их галочкой, для автоматического определения их мощности, либо ввести мощность в ватах (не в киловатах!) в поле ниже, затем выбрать остальные данные: напряжение сети, металл проводника, тип кабеля, где прокладывается и калькулятор произведет расчет сечения провода по мощности и подскажет какой автоматический выключатель поставить.

Надеюсь, мой калькулятор поможет многим мастерам.

Расчет сечения кабеля по мощности:

Требуемая мощность (выберите потребителей из таблицы):

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S– площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U=220 Вольт

K=0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:

I=P/(U*√3*cos φ)

U=380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I=4000 Вт/220 В=18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R=0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU=18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

8,37*100/220=3,8%

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Похожие темы:

Таблицы и формулы для выбора сечения кабеля

Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.

Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) — выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос — определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.

Выбор и расчет сечения кабелей напряжением до 1кВ (для квартиры, дома)

Электрические сети до 1кВ самые многочисленные — это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества — простые владельцы недвижимости.

Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до розеток, в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.

В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью — стиралку, бойлер, тэн, плиту.

Выбор сечения кабеля по мощности

Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.

Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки — однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.

Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.

Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.

Электроприбор	Вероятная мощность, Вт
Стиральная машина	4000
Микроволновка	1500-2000
Телевизор	100-400
Экран	Э
Холодильник	150-2000
Чайник электрический	1000-3000
Обогреватель	1000-2500
Плита электрическая	1100-6000
Компьютер (тут всякое возможно)	400-800
Фен для волос	450-2000
Кондиционер	1000-3000
Дрель	400-800
Шлифовальная машина	650-2200
Перфоратор	600-1400

Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…

Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.

За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке — к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.

Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.

Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.

Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие — открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе — это на 220В, либо четыре одножильных в трубе — на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.

Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с алюминием.

Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.

Посчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт — 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт — тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.

Выбор сечения кабеля по току

Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.

Выбор сечения провода с резиновой или ПВХ изоляцией по допустимому току

Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.

Расчет кабеля по мощности и длине

В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.

Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.

В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.

Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:

Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:

• сеть постоянного тока
• сеть переменного тока, при cos=1
• сети, выполненные кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах, если их сечение не больше определенной величины, но не будем углубляться дальше.

В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:

где р — удельное сопротивление (для меди — 0,0175, а для алюминия — 0,03)

Далее два варианта расчета:

а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.

б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.

В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.

А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы — наше всё!

Определение сечения кабеля по диаметру

Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.

Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении.
Хотите, вот таблица элементарная — измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.

Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Онлайн расчет сечения кабеля по мощности, току и длине провода

Правильный подбор электрического кабеля важен для того чтобы обеспечить достаточный уровень безопасности, экономически эффективно использовать кабель и полноценно применить все возможности кабеля. Грамотно рассчитанное сечение должно быть способно постоянно работать под полной нагрузкой, без повреждений, выдерживать короткие замыкания в сети, обеспечивать нагрузку с соответствующим напряжением тока (без чрезмерного падения напряжения тока) и обеспечивать работоспособность защитных приспособлений во время недостатка заземления. Именно поэтому производится скрупулёзный и точный расчёт сечения кабеля по мощности, что сегодня можно сделать при помощи нашего онлайн-калькулятора достаточно быстро.

Вычисления делаются индивидуально по формуле расчёта сечения кабеля отдельно для каждого силового кабеля, для которого нужно подобрать определённое сечение, или для группы кабелей со схожими характеристиками. Все методы определения размеров кабеля в той или иной степени следуют основным 6 пунктам:

• Сбор данных о кабеле, условиях его установки, нагрузки, которую он будет нести, и т. д
• Определение минимального размера кабеля на основе расчёта силы тока
• Определение минимального размера кабеля основанные на рассмотрении падения напряжения тока
• Определение минимального размера кабеля на основе повышении температуры короткого замыкания
• Определение минимального размера кабеля на основе импеданса петли при недостатке заземления
• Выбор кабеля самых больших размеров на основе расчётов пунктов 2, 3, 4 и 5

Онлайн калькулятор расчета сечения кабеля по мощности

Чтобы применить онлайн калькулятор расчёта сечения кабеля необходимо произвести сбор информации, необходимой для выполнения расчёта размеров. Как правило, необходимо получить следующие данные:

• Детальную характеристику нагрузки, которую будет поставлять кабель
• Назначение кабеля: для трёхфазного, однофазного или постоянного тока
• Напряжение тока системы и (или) источника
• Полный ток нагрузки в кВт
• Полный коэффициент мощности нагрузки
• Пусковой коэффициент мощности
• Длина кабеля от источника к нагрузке
• Конструкция кабеля
• Метод прокладки кабеля

Таблицы сечения медного и алюминиевого кабеля

Таблица сечения медного кабеляТаблица сечения алюминиевого кабеля

При определении большинства параметров расчётов пригодится таблица расчёта сечения кабеля, представленная на нашем сайте. Так как основные параметры рассчитываются на основании потребности потребителя тока все исходные могут быть достаточно легко посчитаны. Однако так же важную роль влияет марка кабеля и провода, а также понимание конструкции кабеля.

Основными характеристиками конструкции кабеля являются:

• Материал-проводника
• Форма проводника
• Тип проводника
• Покрытие поверхности проводника
• Тип изоляции
• Количество жил

Ток, протекающий через кабель создаёт тепло за счёт потерь в проводниках, потерь в диэлектрике за счёт теплоизоляции и резистивных потерь от тока. Именно поэтому самым основным является расчёт нагрузки, который учитывает все особенности подвода силового кабеля, в том числе и тепловые. Части, которые составляют кабель (например, проводники, изоляция, оболочка, броня и т. д.), должны быть способны выдержать повышение температуры и тепло, исходящее от кабеля.

Пропускная способность кабеля — это максимальный ток, который может непрерывно протекать через кабель без повреждения изоляции кабеля и других компонентов. Именно этот параметр и является результатом при расчёте нагрузки, для определения общего сечения.

Кабели с более большими зонами поперечного сечения проводника имеют более низкие потери сопротивления и могут рассеять тепло лучше, чем более тонкие кабели. Поэтому кабель с 16 мм2 сечения будет иметь большую пропускную способность тока, чем 4 мм2 кабель.

Однако такая разница в сечении — это огромная разница в стоимости, особенно когда дело касается медной проводки. Именно поэтому следует произвести очень точный расчёт сечения провода по мощности, чтобы его подвод был экономически целесообразным.

Для систем переменного тока обычно используется метод расчёта перепадов напряжения на основе коэффициента мощности нагрузки. Как правило, используются полные токи нагрузки, но если нагрузка была высокой при запуске (например, двигателя), то падение напряжения на основе пускового тока (мощность и коэффициент мощности, если это применимо), должны также быть просчитаны и учтены, так как низкое напряжение так же является причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования, несмотря на современные уровни его защиты.

Видео-обзоры по выбору сечения кабеля

Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

формулы, таблицы, примеры расчетов, правила выбора сечения проводов

Умение правильно выбрать сечение кабеля со временем может пригодиться каждому, и для этого необязательно быть квалифицированным электриком. Неверно рассчитав кабель, можно подвергнуть себя и своё имущество серьёзному риску — чересчур тонкие провода будут сильно греться, что может привести к появлению возгорания.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

В главную очередь, проведение этой несильно сложной процедуры необходимо для обеспечения безопасности как самого помещения, так и находящихся в нём людей. На сегодня человечеством не изобретено более удобного метода распределения и доставки электрической энергии до потребителя, как по проводам. Людям практически ежедневно необходимы услуги электрика — кто-то нуждается в подключении розетки, кому-то необходимо установить светильник и т. д. Из этого выходит, что с операцией подбора требуемого сечения связана даже такая, казалось бы, незначительная процедура, как установка нового светильника. Что же тогда говорить о подключении электрической плиты или водонагревателя?

Несоблюдение норм может привести к нарушению целостности проводки, что нередко становится причиной короткого замыкания или даже поражения электрическим током.

Если при выборе сечения кабеля допустить ошибку, и приобрести кабель с меньшей площадью проводника, то это приведёт к постоянному нагреву кабеля, что станет причиной разрушения его изоляции. Естественно, все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации проводки — нередки случаи, когда через месяц после успешного монтажа электропроводка переставала работать, и требовалось вмешательство специалиста.

Следует помнить, что от правильно подобранного значения сечения кабеля напрямую зависит электро и пожаробезопасность в здании, а значит, и жизнь самих жильцов.

Конечно, каждый собственник желает как можно больше сэкономить, но не стоит делать это ценой своей жизни, ставя её под угрозу — ведь в результате короткого замыкания может случиться пожар, который вполне может уничтожить все имущество.

Во избежание этого, перед началом электромонтажных работ следует подобрать кабель оптимального сечения. Для подбора необходимо учитывать несколько факторов:

• общее количество электротехнических устройств, находящихся в помещении;
• совокупную мощность всех приборов и потребляемую ими нагрузку. К полученному значению следует добавить «про запас» 20–30%;
• затем, путём нехитрых математических расчётов, перевести полученное значение в сечение провода, учитывая при этом материал проводника.

Внимание! Ввиду более низкой электропроводимости, провода с алюминиевыми жилами должны приобретаться с большим сечением, нежели медные.

Что влияет на нагрев проводов

Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:

1. Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
2. Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
3. Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
4. Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
5. Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

1. Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
2. Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
3. Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
4. Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока.

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

Особенности расчёта мощности скрытой проводки

Если проектной документацией подразумевается использование скрытой проводки, то необходимо приобретать кабельную продукцию «с запасом» — к полученному значению сечения кабеля следует прибавить порядка 20–30%. Это делается во избежание нагрева кабеля в процессе эксплуатации. Дело в том, что в условиях стеснённого пространства и отсутствия доступа воздуха нагрев кабеля происходит значительно интенсивнее, чем при монтаже открытой проводки. Если же в закрытых каналах предусматривается укладка не одного кабеля, а сразу нескольких, то следует увеличить сечение каждого провода не менее чем на 40%. Также не рекомендуется плотно укладывать различные провода — в идеале каждый кабель должен находиться гофротрубе, обеспечивающей его дополнительную защиту.

Важно! Именно по значению потребляемой мощности профессиональные электрики ориентируются при выборе сечения кабеля, и только такой способ является корректным.

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.

При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:

I=(P1+P2+…+Pn)/220

и получаем значение общей силы тока.

Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 — номинальный вольтаж.

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

I=(P1+P2+….+Pn)/√3/380.

Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.

Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.

Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.

Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.

I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.

Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу «пяти ампер» к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:

11 А+5 А=16 А.

Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

Сечение токо- прово- дящей жилы(мм2)		Ток(А), для проводов, проложенных
	Откры- то		в одной трубе
		двух одно- жильных	трех одно- жильных	четырех одно- жильных	одного двух- жильного	одного трех- жильного
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
4	41	38	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	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—

Как выбрать сечения проводника

Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:

1. Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
2. Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
3. Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.

Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:

1. Вид и тип изоляции электрической проводки;
2. Длина участков;
3. Способы и варианты прокладки;
4. Особенности температурного режима;
5. Уровень и процент влажности;
6. Максимально возможная величина перегрева;
7. Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.

Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:

• для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
• для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
• что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².

Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.

Таблица сечения медного кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм)	Медные жилы проводов и кабелей
	Напряжение 220 В		Напряжение 380 В
	Ток (А)	Мощность (кВТ)	Ток (А)	Мощность (кВТ)
1,5	19	4,1	16	10,5
2,5	27	5,9	25	16,5
4	38	8,3	30	19,8
6	46	10,1	40	26,4
10	70	15,4	50	33
16	80	18,7	75	49,5
25	115	25,3	90	59,4
35	135	29,7	115	75,9
50	175	38,5	145	95,7
70	215	47,3	180	118,8
95	265	57,2	220	145,2
120	300	66	260	171,6

Таблица сечения алюминиевого кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм)	Алюминиевые жилы проводов и кабелей
	Напряжение 220 В		Напряжение 380 В
	Ток (А)	Мощность (кВТ)	Ток (А)	Мощность (кВТ)
2,5	22	4,4	19	12,5
4	28	6,1	23	15,1
6	36	7,9	30	19,8
10	50	11	39	25,7
16	60	13,2	55	36,3
25	85	18,7	70	46,2
35	100	22	85	56,1
50	135	29,7	110	72,6
70	165	36,3	140	92,4
95	200	44	170	112,2
120	230	50,6	200	132

От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.

Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно — многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.

Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.

Электрические кабельные установки — номинальный ток

В таблице ниже указаны номинальные значения тока для стационарных кабельных прокладок внутри зданий. Таблица составлена ​​для кабелей с ПВХ-изоляцией и кабелей с ПВХ-изоляцией — одножильные, тонкопроволочные и многожильные.

9005

Метод установки	A1		A2		B1		B2
Установка	Одножильные кабели, в изоляционных трубках, в теплоизолированных стенках		Многожильные кабели в оболочке, в изоляционных изоляционных трубках теплоизолированные стены		Одножильные кабели, в изоляционных трубках, на стенах		Многожильные кабели или многожильные кабели в изоляционных трубках, на стенах
Количество жил	2	3	2	3	2	3	2	3
Поперечное сечение (мм 2 )	Текущие характеристики (амперы)
15,5	13,5	15,5	13,0	17,5	15,5	16,5	15,0
2,5	19,5	18,0	18,5	17,5	24	21,5	17,5	24	21,5	23	20
4	26	24	25	23	32	28	30	27
6	34	31	32	29	41	36	38	34
10	46	42	43	39	57	50	52	46
16	61	56	57	52	76	68	69	62 9007 0
25	80	73	75	68	101	89	90	80
35	99	89	92	83	125	110	111	99
50	119	108	110	99	151	134	133	118
70	151	136	139	125	192	171	168	149
95	182	164	167	150	232	207	201	179
120	210	188	192	172	269	239 90 070	232	206
150	240	216	219	196
185	273	245	248	223
240	320	286	291	261
300	367	328	334	298

макс. Рабочая температура70 ^o C

температура окружающей среды макс. 70 ^o C

• A1 — Одножильные кабели в кабелепроводе в теплоизолированной стене
• A2 — Многожильные кабели или многожильные кабели в оболочке в кабелепроводе в теплоизоляционной стене
• B1 — Одножильные кабели в канале или стене
• B2 — Многожильный кабель или многожильный кабель в оболочке в канале в стене

.

Заземление оболочки кабеля сверхвысокого / высокого напряжения | Электротехнические примечания и статьи

Заземление оболочки кабеля сверхвысокого / высокого напряжения:

Введение:

• В городских районах подземные кабели высокого напряжения обычно используются для передачи и распределения электроэнергии. Такие высоковольтные кабели имеют металлические оболочки или экраны, окружающие проводники, и / или броню и металлические провода, окружающие кабели. Ожидается, что во время замыканий на землю, применяемых к напрямую заземленным системам, эти металлические пути несут значительную часть общего тока замыкания, который в противном случае протекал бы через общую массу земли, возвращаясь к нейтрали системы.Эти альтернативные пути возврата необходимо учитывать при определении степени повышения потенциала сети на электростанции из-за замыканий на землю.
• Для безопасности и надежной работы экраны и металлические оболочки силовых кабелей должны быть заземлены. Без заземления экраны работали бы при потенциале, значительно превышающем уровень земли. Таким образом, они были бы опасными для прикосновения и вызывали бы быстрое разрушение оболочки или другого материала, находящегося между экраном и землей.Это вызвано емкостным зарядным током изоляции кабеля, который составляет порядка 1 мА / фут длины проводника.
• Этот ток обычно течет на промышленной частоте между проводником и заземляющим электродом кабеля, обычно экраном. Кроме того, экран или металлическая оболочка обеспечивают путь возврата при повреждении в случае нарушения изоляции, обеспечивая быстрое срабатывание защитных устройств.
• Чтобы уменьшить циркулирующий ток и разность электрических потенциалов между оболочками одножильных трехфазных кабелей, оболочка заземляется и приклеивается на одном или обоих концах кабеля.Если кабель длинный, необходимо выполнить двойное соединение, что приведет к возникновению циркулирующих токов и увеличению общих потерь мощности. Повышение сопротивления оболочки за счет уменьшения ее поперечного сечения и увеличения удельного сопротивления может снизить его почти до уровня потерь в сердечнике.
• Однако в случае замыкания на землю значительная часть тока короткого замыкания протекает через повышенное сопротивление оболочки, создавая в оболочках гораздо более высокую мощность, чем в неисправном сердечнике. Простое решение: стержень проводника, закопанный в почву над или под кабелем, может отвести эту мощность от оплетки.

Экран кабеля:

(1) Назначение экрана кабеля:

• Экран кабеля контролирует напряжение электрического поля в изоляции кабеля.
• Экран кабеля Обеспечивает обратный путь для нейтрали кабеля и тока повреждения.
• Если экран заземлен с двух сторон, он обеспечивает защиту от электромагнитного излучения.
• В целях безопасности объединение опасного высокого напряжения с потенциалом земли.

(2) Назначение экранов кабелей на обоих концах:

• Потери электроэнергии в кабельной цепи зависят от токов, протекающих в металлических оболочках кабелей, поэтому, уменьшая токи, протекающие в металлической оболочке с помощью различных методов соединения, мы можем увеличить допустимую нагрузку по току (допустимую нагрузку) кабель.
• Он обеспечивает обратный путь тока короткого замыкания с низким импедансом и обеспечивает нейтральную точку для цепи.
• Обеспечивает защиту от электромагнитного поля.

(3) Наведенное напряжение и циркулирующий ток в экране кабеля:

• Электромагнитная связь между сердечником и экраном Электромагнитный экран.
• Если экран кабеля скреплен в одной точке, электрическая цепь отсутствует, и mmf генерирует напряжение.
• Если экран кабеля соединен с обоих концов, МДС вызовет протекание циркулирующего тока, если есть электрическая непрерывность.
• Циркулирующий ток создает противоположное магнитное поле.
• Следует использовать подходящий метод соединения, чтобы соответствовать пределу постоянного напряжения и поддерживать циркулирующий ток на приемлемом уровне.

Метод прокладки кабеля:

• Три одножильных кабеля в трехфазной цепи могут быть размещены в различных формах. Типичные образования включают трилистники (треугольные) и плоские.

(1) Формирование трилистника:

• Для минимизации электромеханических сил между кабелями в условиях короткого замыкания и предотвращения вихретокового нагрева в близлежащих стальных конструкциях из-за магнитных полей, создаваемых токами нагрузки, три одножильных кабеля, содержащие три фазы трехфазного кабеля. Фазовая цепь всегда зажата в форме «трилистника».
• Преимущество:

1. Этот тип формирования сводит к минимуму циркулирующие токи оболочки, индуцируемые магнитным потоком, соединяющим жилы кабеля и металлическую оболочку или экраны из медной проволоки.
2. Эта конфигурация обычно используется для кабелей низкого напряжения (от 33 до 132 кВ) и с проводниками меньшего диаметра.

1. Форма трилистника не подходит для отвода тепла, потому что существует заметный эффект взаимного нагрева трех кабелей.
2. Накопленное тепло в кабелях и кабельной траншее снижает номинальные характеристики кабеля и ускоряет старение кабеля.

(2) Плоская формация:

• Это наиболее распространенный метод прокладки кабеля LT.
• Это формирование подходит для отвода тепла и увеличения номинальных характеристик кабеля.
• Выбор формации полностью зависит от нескольких факторов, таких как метод соединения экрана, площадь проводника и доступное пространство для установки.

Тип сердечника и наведенное напряжение:

(1) Трехжильный кабель:

• Для низковольтного оборудования, обычно ниже 11 кВ.
• Хорошо сбалансированное магнитное поле от трех фаз.
• Сумма индуцированных напряжений от трех фаз равна нулю по всей длине кабеля.
• Экран кабеля должен быть заземлен с обоих концов
• Практически нулевое наведенное напряжение или циркулирующий ток в установившемся режиме.

(2) Одножильный кабель:

• Для высоковольтного применения, обычно от 11 кВ и выше.
• В одножильных кабелях не используется ферромагнитный материал для экрана, оболочки и брони.
• Наведенное напряжение в основном создается токами сердечника в его собственной фазе и двух других фазах. Если кабели проложены компактно и симметрично, наведенное в экране напряжение может быть минимизировано.
• Для одножильных кабелей следует использовать подходящий метод соединения экрана, чтобы предотвратить чрезмерный циркулирующий ток и высокое индуцированное постоянное напряжение.высокое напряжение.

Принадлежности для приклеивания оболочки кабеля HT:

(1) Функция Link Box?

• Link Box электрически и механически является одним из неотъемлемых аксессуаров подземной системы соединения кабелей высокого напряжения над землей, связанной с системами силовых кабелей из сшитого полиэтилена высокого напряжения.
• Соединительные коробки используются с кабельными соединениями и концевыми муфтами, чтобы обеспечить легкий доступ к разрывам экрана в целях тестирования и ограничить нарастание напряжения на оболочке.

• Молния, токи короткого замыкания и операции переключения могут вызвать перенапряжение на оболочке кабеля.Соединительная коробка оптимизирует управление потерями в экране кабеля на кабелях, заземленных с обеих сторон.
• В HT Cable система соединения спроектирована таким образом, что оболочки кабеля соединяются и заземляются или с помощью SVL таким образом, чтобы исключить или уменьшить циркулирующие токи в оболочке.

Соединительные коробки

• используются с кабельными соединениями и заделками, чтобы обеспечить легкий доступ к разрывам экрана в целях тестирования и ограничить нарастание напряжения на оболочке. Соединительная коробка является частью системы соединения, которая необходима для повышения пропускной способности по току и защиты человека.

(2) Ограничители напряжения оболочки (SVL) (ограничители перенапряжения):

• SVL — это защитное устройство для ограничения наведенных напряжений, возникающих в кабельной системе из-за короткого замыкания.
• Необходимо установить SVL между металлическим экраном и землей внутри соединительной коробки. Разделение экрана в соединении силового кабеля (изолированное соединение) будет защищено от возможных повреждений в результате наведенных напряжений, вызванных коротким замыканием / пробоем.

Тип соединения оболочки для кабеля HT:

Обычно существует три типа соединения экрана кабеля LT / HT.

(1) Одноточечное соединение.

1. Односторонняя одноточечная система склеивания.
2. Сплит-система с одноточечным соединением.

(2) Система склеивания на обоих концах

(3) Система с поперечным соединением

(1) Система с одноточечным соединением:

(A) Односторонняя односторонняя система крепления:

• Система является одноточечной, если она устроена так, что оболочки кабеля не обеспечивают путь для прохождения циркулирующих токов или токов внешнего замыкания.
• Это простейшая форма специального склеивания. Оболочки трех участков кабеля соединяются и заземляются в одной точке только по их длине . Во всех других точках между оболочкой и землей и между экранами соседних фаз кабельной цепи будет напряжение, которое будет максимальным в самой дальней точке от заземления.
• Это индуцированное напряжение пропорционально длине кабеля и току. Одноточечное соединение может использоваться только для ограниченной длины маршрута, но в целом принятый потенциал напряжения экрана ограничивает длину

• Следовательно, оболочки должны быть должным образом изолированы от земли.Поскольку нет замкнутой цепи оболочки, за исключением ограничителя напряжения оболочки, ток обычно не течет в продольном направлении вдоль оболочки, и потери тока циркуляции оболочки не возникают.
• Обрыв в экране кабеля, отсутствие циркулирующего тока.
• Нулевое напряжение на заземленном конце, постоянное напряжение на незаземленном конце.
• Дополнительный провод заземления с изоляцией из ПВХ, необходимый для обеспечения пути тока короткого замыкания, если возврат с земли нежелателен, например, в угольной шахте.
• SVL устанавливается на незаземленном конце для защиты изоляции кабеля во время повреждения.
• Наведенное напряжение, пропорциональное длине кабеля и току, протекающему по кабелю.
• Нулевое напряжение относительно напряжения сети заземления на заземленном конце, постоянное напряжение на незаземленном конце.
• Циркуляционный ток в проводе заземления не имеет значения, так как магнитные поля от фаз частично сбалансированы.
• Величина постоянного напряжения зависит от величины тока, протекающего в сердечнике, намного выше, если есть замыкание на землю.
• Высокое напряжение на незаземленном конце может вызвать искрение и повредить внешнюю оболочку из ПВХ.
• Напряжение на экране во время повреждения также зависит от состояния заземления.

Постоянное напряжение на незаземленном конце при замыкании на землю .

• Во время замыкания на землю в энергосистеме ток нулевой последовательности, переносимый проводниками кабеля, может вернуться по любым доступным внешним путям. Замыкание на землю в непосредственной близости от кабеля может вызвать большую разницу в повышении потенциала земли между двумя концами кабельной системы, создавая опасность для персонала и оборудования.
• По этой причине для установки одноточечного соединенного кабеля требуется параллельный заземляющий провод , заземленный на обоих концах кабельной трассы и установленный очень близко к проводникам кабеля, чтобы проводить ток короткого замыкания во время замыканий на землю и ограничивать рост напряжения. оболочки при замыканиях на землю до приемлемого уровня.
• Параллельный провод заземления обычно изолирован во избежание коррозии и переставляется, если кабели не перекладываются, чтобы избежать циркулирующих токов и потерь в нормальных условиях эксплуатации.
• Напряжение на незаземленном конце при замыкании на землю состоит из двух составляющих напряжения. Наведенное напряжение из-за тока короткого замыкания в сердечнике.

Преимущество:

• Нет циркулирующего тока.
• Нет нагрева экрана кабеля.
• Экономичный.

Недостаток:

• Постоянное напряжение на незаземленном конце.
• Требуется SVL, если постоянное напряжение во время повреждения чрезмерно.
• Требуется дополнительного заземляющего проводника для тока короткого замыкания, если обратный ток на землю нежелателен.Более сильные магнитные поля вокруг кабеля по сравнению с прочно связанной системой.
• Постоянное напряжение на экране кабеля пропорционально длине кабеля и величине тока в жиле.
• Обычно подходит для отрезков кабеля менее 500 м или длины одного барабана .

(B) Раздельная система с одноточечным соединением:

• Также известна как система одинарного склеивания двойной длины .
• Непрерывность экрана кабеля прерывается в средней точке, и необходимо установить SVL с каждой стороны изоляционного соединения.
• Другие требования идентичны системам одноточечного соединения, таким как SVL, заземляющий проводник, перестановка заземляющего проводника.
• Фактически две секции одноточечного склеивания.
• Отсутствует циркулирующий ток и нулевое напряжение на заземленных концах, постоянное напряжение на соединении секционирования.

Преимущества:

• Нет циркулирующего тока на экране.
• Отсутствует эффект нагрева экрана кабеля.
• Подходит для более длинного сечения кабеля по сравнению с одноточечной системой соединения и одножильной системой с прочным соединением.
• Экономичный.

Недостатки:

• Постоянное напряжение существует на стыке экрана и секционирующей изоляции.
• Требуется SVL для защиты незаземленного конца.
• Требуется отдельный провод заземления для тока нулевой последовательности.
• Не подходит для кабелей сечением более 1000 м.
• Подходит для кабельных секций длиной 300 ~ 1000 м, что вдвое превышает длину системы одноточечного соединения.

(2) Системы с двухсторонним сплошным соединением (одножильный кабель).

• Самый простой и распространенный метод.
• Экран кабеля соединен с сеткой заземления с обоих концов (через соединительную коробку).
• Для устранения наведенных напряжений в экране кабеля необходимо связать (заземлить) оболочку на обоих концах цепи кабеля.
• Это устраняет необходимость в параллельном проводе непрерывности, используемом в одинарных системах заземления.Это также устраняет необходимость в установке SVL, например, используемой на свободном конце кабельных цепей с одноточечным соединением
• Значительный циркулирующий ток в экране Пропорционально току в сердечнике и длине кабеля, а также снижает его стоимость.
• Если допустимо, можно проложить кабель в виде компактного трилистника.
• Подходит для трасс длиной более 500 метров .
• Очень маленькое постоянное напряжение порядка нескольких вольт.

Преимущества:

• Минимум необходимого материала.
• Наиболее экономично, если отопление не является основной проблемой.
• Обеспечивает путь для тока короткого замыкания, минимизируя ток возврата на землю и EGVR в месте назначения кабеля.
• Не требует ограничителя напряжения экрана (SVL).
• Меньше электромагнитного излучения.

Недостатки:

• Обеспечивает путь для циркулирующего тока.
• Эффект нагрева в экране кабеля, большие потери. Следовательно, может потребоваться снижение номинала кабеля или кабель большего диаметра.
• Передает напряжение между сайтами, когда на одном сайте есть EGVR.
• Можно прокладывать кабели в форме трилистника для уменьшения потерь в экране.
• Обычно применяется к короткому кабелю длиной в десятки метров. Циркулирующий ток пропорционален длине кабеля и величине тока нагрузки.

(3) Система поперечных кабелей.

• Система является перекрестно связанной, если схема такова, что цепь обеспечивает электрически непрерывную протяженность оболочки от заземленной клеммы до заземленной клеммы, но с оболочками, секционированными и перекрестно соединенными таким образом, чтобы уменьшить циркулирующие токи оболочки.
• In Этот тип напряжения будет индуцироваться между экраном и землей, но значительного тока не будет.
• Максимальное наведенное напряжение появится в соединительных коробках для перекрестного соединения. Этот метод позволяет обеспечить пропускную способность кабеля на уровне, равном одноточечному соединению, но при большей длине трассы, чем последний. Это требует разделения экрана и дополнительных полей ссылок.
• Для поперечного соединения длина кабеля делится на три примерно равных участка.Каждое из трех переменных магнитных полей индуцирует в экранах кабелей напряжение со сдвигом фаз 120 °.
• Поперечное соединение происходит в ящиках звеньев. В идеале, векторное сложение индуцированных напряжений приводит к U (Rise) = 0. На практике длина кабеля и условия прокладки будут изменяться, что приведет к небольшому остаточному напряжению и незначительному току. Так как ток отсутствует, потерь в экране практически нет.
• Сумма трех напряжений равна нулю, поэтому концы трех секций могут быть заземлены.
• Суммирование индуцированного напряжения на секционированном экране от каждой фазы, что приводит к нейтрализации наведенных напряжений в трех последовательных второстепенных секциях.
• Обычно один барабан (около 500 м) на вспомогательную секцию.
• Положение секционирования и положение кабельного соединения должны совпадать.
• Прочно заземлены в местах соединения основных секций.
• Переставьте сердечник кабеля, чтобы сбалансировать величину суммируемых наведенных напряжений.
• Соединительную коробку следует использовать на каждом секционирующем соединении и сбалансировать полное сопротивление на всех фазах.
• Профиль величины наведенного напряжения вдоль экрана основного участка кабельной системы с поперечным соединением.
• Практически нулевой циркулирующий ток и напряжение на удаленной земле на глухозаземленных концах.
• Для получения оптимального результата существует два «креста». Один из них — это перемещение жилы кабеля, пересекающего жилу кабеля, на каждой секции, а второй — перекрестное соединение экранов кабеля без необходимости перемещения экрана.
• Перекрестное соединение экрана кабеля : Подавляет наведенное напряжение в экране на каждом стыке основной секции.
• Перестановка кабелей: Это гарантирует, что суммируемые напряжения имеют одинаковую величину. Большее постоянное напряжение на экране внешнего кабеля.
• На экране присутствуют постоянные напряжения, и большинство секционных соединений кабелей и соединений должны быть установлены как система изолированного экрана.

Требование транспонирования для сердечника кабеля.

• Если сердечник не переставлен, значит он плохо нейтрализован, что приводит к возникновению циркулирующих токов.
• Кабель должен быть переставлен, а экран должен быть скреплен поперечным швом в каждой позиции секционирования для оптимальной нейтрализации

Преимущество:

• Не требуется заземляющий провод.
• Фактически нулевой циркулирующий ток на экране.
• Постоянное напряжение на экране контролируется.
• Технически превосходит другие методы.
• Подходит для кабельной сети на большие расстояния.

Недостаток:

• Технически сложно.
• Дороже.

Сравнение методов склеивания:

Метод заземления	Постоянное напряжение на конце кабеля	Требуется ограничитель напряжения оболочки	Заявка
Одностороннее соединение	Есть	Есть	До 500 метров
Двухстороннее соединение	№	№	Короткие соединения до 1 км и подстанции, которые практически не применяются для высоковольтных кабелей, а скорее для кабелей среднего и низкого напряжения
Поперечное соединение	Только в точках перекрестного соединения	Есть	Соединения на большие расстояния, если требуются стыки

Потери в оболочке в зависимости от типа соединения:

• Потери в оболочке зависят от тока и создаются индуцированными токами, когда ток нагрузки протекает по проводникам кабеля.
• Токи оболочки одножильных кабелей индуцируются «трансформаторным» эффектом; то есть магнитным полем переменного тока, протекающего в проводнике кабеля, которое индуцирует напряжения в оболочке кабеля или других параллельных проводниках.
• Электродвижущие силы, индуцированные оболочкой (ЭДС), создают два типа потерь: потери на циркулирующий ток (Y 1 ) и потери на вихревые токи (Y2), поэтому общие потери в металлической оболочке кабеля составляют: Y = Y1 + Y2
• Вихревые токи, циркулирующие в радиальном и продольном направлениях по оболочкам кабеля, генерируются по схожим принципам эффекта скин-эффекта и близости i.е. они индуцируются токами в проводниках, токами, циркулирующими в оболочке, и токами, протекающими в непосредственной близости проводников с током.
• Они образуются в оболочке кабеля независимо от системы соединения одножильных или трехжильных кабелей.
• Вихревые токи, как правило, имеют меньшую величину по сравнению с контурными (циркулирующими) токами сплошных кабельных оболочек, и ими можно пренебречь, за исключением больших сегментных проводников, и они рассчитываются в соответствии с формулами, приведенными в стандарте IEC60287.
• Циркуляционные токи генерируются в оболочке кабеля, если оболочки образуют замкнутую петлю при соединении вместе на удаленных концах или промежуточных точках вдоль трассы кабеля.
• Эти потери называются потерями на циркулирующий ток в оболочке, и они определяются величиной тока в проводнике кабеля, частотой, средним диаметром, сопротивлением оболочки кабеля и расстоянием между одножильными кабелями.

Заключение:

• Существует много разногласий относительно того, следует ли заземлять экран кабеля с обоих концов или только с одного конца.Если заземлено только на одном конце, любой возможный ток короткого замыкания должен проходить от места замыкания до заземленного конца, вызывая сильный ток в обычно очень легком проводе экрана. Такой ток может легко повредить или разрушить экран и потребовать замены всего кабеля, а не только поврежденного участка.
• Если оба конца заземлены, ток короткого замыкания будет делиться и течь к обоим концам, уменьшая нагрузку на экран и, следовательно, с меньшей вероятностью повреждения.
• Многократное заземление, а не просто заземление на обоих концах, — это просто заземление экрана кабеля или оболочки во всех точках доступа, например, люках или коробках.Это также ограничивает возможное повреждение щита только поврежденным участком.

Каталожные номера:

1. Mitton Consulting.
2. EMElectricals

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

.

Микроволны101 | Radar Cross-Section Physics

Эта веб-страница является частью учебного пособия из трех частей по радиопоглощающим материалам, используемым для уменьшения радиолокационного поперечного сечения.

Часть первая посвящена основам электромагнитных волн.

Часть вторая посвящена физике поперечного сечения радара. Вы здесь!

Часть третья посвящена поглотителям радаров и механизмам поглощения.

Вот индекс этой страницы (часть вторая):

Физика радиолокационного сечения

Базовые подходы к сокращению RCS

Металлы и диэлектрики

Коэффициент отражения

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о впитывающих материалах.

Щелкните здесь, чтобы увидеть примеры радиолокационных разрезов на микроволновых частотах (новинка мая 2012 года!)

Введение

Прежде чем мы сможем обсудить уменьшение радиолокационного поперечного сечения, мы сначала должны изучить физику, лежащую в основе радиолокационного поперечного сечения.

В направленных антенных системах большая часть излучаемой мощности направляется в передний конус:

Плотность мощности (S) достижения цели равна:

Где G _T — коэффициент усиления антенны, а P _T — мощность, излучаемая антенной.

Падающая волна возбуждает токи на рассеивателе (цели, которую вы пытаетесь осветить), которая затем становится антенной, повторно излучающей со своей собственной диаграммой направленности. Возвращенная мощность (P _R ) измеряется с помощью обозначенного радиолокационного поперечного сечения (RCS). Мы определяем область идеального «зеркала», которое отражает это количество энергии обратно к источнику.

Здесь A _R — зона приема антенны. Эхо идет как 1 / R ⁴ .Чтобы уменьшить дальность обнаружения в два раза, можно рассчитать требуемые возвратные потери объекта:

Микроволны101 Практическое правило

Поглотитель с обратными потерями 12 дБ позволяет рассеивателю подойти в два раза ближе к радару до того, как его обнаружат, по сравнению с объектом с обратными потерями 0 дБ.

В поперечном сечении радара преобладает форма, потому что именно форма определяет, какая часть падающей мощности перехватывается и отправляется обратно, как показано в трех примерах ниже, где предполагается, что объекты имеют большие размеры по сравнению с длиной падающей волны.Пример слева иллюстрирует зеркальное отражение или зеркальное отражение , здесь отражение пропорционально 1/ ² . В среднем примере показана амплитуда отражений от вертикального цилиндра. Если смотреть прямо на цилиндр, достигается максимальное обратное рассеяние. Однако под некоторыми углами, отличными от 90 градусов, может наблюдаться значительное отражение, как показано. Для цилиндра отраженный сигнал пропорционален 1 /. Справа находится сфера, которая также отражает обратно сигнал, пропорциональный радиусу сферы (а не функции длины волны).

Ориентация формы имеет решающее значение. Худший случай, когда волна падает перпендикулярно плоской части поверхности, что приводит к зеркальному отражению. Наклон поверхностей перенаправляет это эхо.

Остерегайтесь «угловых отражателей» при проектировании радара с малым поперечным сечением, как показано ниже. Внутренние углы могут увеличить поперечное сечение вашего радара намного больше, чем вы можете себе представить.

Если зеркальное эхо перенаправляется, остаток вносит следующий наибольший вклад в поперечное сечение радара.Это происходит из-за дифракции, вызванной неоднородностями поверхности. Разрывы подразумевают изменение граничных условий ; и граничные условия — это то, что в первую очередь определяет распределение полей. Металлы на радиочастоте ведут себя почти как идеальные электрические проводники (PEC). Это вызывает хорошо известное граничное условие уравнений Максвелла: касательное E-поле должно стремиться к нулю на поверхности проводника.

Куда ушла энергия, если всего E _TE => 0? Переходит в H-поле:

На металлических поверхностях E total всегда перпендикулярно поверхности, а H total параллельно поверхности.На теневой стороне E-поле прикрепляется и движется по поверхности со скоростью света. Равные и противоположные заряды, создаваемые на передней кромке, почти не создают разброса. На освещенной стороне мы получаем бегущую (бегущую) волну, состоящую из падающей и отраженной волн, пока она не выйдет за пределы поверхности. Потом сильно разлетается.

V-Pol, TM падение на крыло

Для горизонтальной поляризации (H-pol) сильно рассеивается передняя кромка объекта, например, крыла самолета.На переднем фронте индуцируется очень сильный ток, задача которого — создать волну, которая точно нейтрализует поле E, касательное к металлу. Очевидно, что работа по уменьшению поперечного сечения радара отличается для передней и задней кромок. Поскольку E _total = 0, значительная дифракция на задней кромке отсутствует.

Цветные рисунки ниже показывают двумерное моделирование во временной области с конечной разностью. Белый прямоугольник, окружающий цель, представляет собой границу телепортации, отделяющую область полного поля от области рассеянного поля снаружи.Это стандартный способ исследования явлений рассеяния, потому что нас интересует поле, рассеянное объектом в дальней зоне. Внутри области полного поля на освещенной стороне вы увидите стоячие волны, интерференцию между падающим и рассеянным полями. Внутри области полного поля вы также увидите «видимые длины волн». Если волна бежит под углом к ​​поверхности, видимая длина волны больше (волна быстрая) по сравнению со свободным пространством (аналогично длине направляющей волны в волноводе).Но на теневой стороне единственными волнами являются бегущие волны и дифрагированные волны, длина которых соответствует длине волны свободного пространства.

На рисунках показана напряженность поля перпендикулярно (вне) рисунка. Для TE это напряженность поля E, для TM — напряженность поля H. Цвета обозначают + и -, поэтому вы можете визуализировать длину волны (одна полностью красная и одна полностью синяя области). Цвет был насыщенным, чтобы выделить фазовые фронты, а не иметь непрерывный спектр цвета от красного до синего.

Рассеянное поле зрения, 45 ^o падение на идеальный электрический проводник, падение TM:

Рассеянное поле зрения, 45 ^o падение на идеальный электрический проводник, падение TE:

Общий вид поля, 45 ^o Падение TM на отверстие в PEC:

Общий вид поля, 45 ^o Падение TE на отверстие в PEC:

Дифракция — сложная задача, потому что она может распространяться во многих направлениях.Единственное общее правило, которому подчиняется краевая дифракция, — это то, что угол падения равен углу конуса повторного излучения. Формирование в некоторой степени помогает, но рассеянные вперед лучи могут отражаться вниз по потоку и возвращаться обратно в виде обратного рассеяния. Следовательно, неоднородность должна быть смягчена или поверхность покрыта поглотителем поверхностных волн.

Базовые подходы к сокращению RCS

Смягчение резистивными картами (R-картами) является одним из методов уменьшения RCS. R-карта с конической проводимостью разбивает рассеяние на множество небольших эхо-сигналов вместо одного большого.

Лучший поглотитель поверхностных волн — маграм (магнитный радиопоглощающий материал). Есть два поля, доступных для поражения на поверхности PEC: нормальное E-поле и касательное H-поле. Маграм атакует сильное тангенциальное H-поле. Маграм работает очень быстро в несколько дюймов, но маграм очень тяжелый, он содержит частицы железа, встроенные в синтетический каучук. Фактический вес зависит от приложения и частоты: magram на частотах сотового телефона может быть 0.3 дюйма (1 сантиметр) толщиной! Более высокие частоты позволяют более тонкую диаграмму.

Поверхность резистивных волос будет иметь потери в правильном направлении, чтобы воспользоваться преимуществом вертикального электрического поля, но по волоскам течет слишком мало тока, потому что волосы заканчиваются разомкнутой цепью. Таким образом, такой поглотитель требует большего расстояния для ослабления бегущей волны — несколько футов, и это непрактично.

Как видно на верхнем рисунке ниже, эхо-сигнал по задней кромке всегда содержит реверберацию (многократные отражения бегущих волн от поверхности) пластины.Эти реверберации создают помехи, поскольку излучаются с обоих концов полосы. R-карта убивает поверхностную волну, поэтому искажение поля больше не происходит после того, как оно сгенерировано в первый раз на самом крае. Поэтому на втором рисунке ниже мы видим гладкое цилиндрическое обратное рассеяние.

Для TE нет поверхностных волн TE на металле, поэтому мы не видим реверберации. Эхосигнал от переднего фронта сразу же подавляется резистивным градиентом.

R-Card на передней кромке:

Идеальная диаграмма, покрывающая весь объект для распространения ТМ:

Металлы и диэлектрики

Поведение материала определяется импедансом материала:

Импеданс Z или = 377 Ом x ( _R / _R ) ^1/2

Идеальный электрический проводник (металл) имеет «бесконечность» (= «-j», где â € = / ₀ , а — проводимость mhos / m).Следовательно, PEC — объект с нулевым импедансом.

А как насчет неметаллических предметов? Если _R > 1 и _R ~ 1, диэлектрик является объектом с низким импедансом: Z <377 Ом. Диэлектрики имеют тенденцию вести себя как PEC, потому что их импеданс может быть довольно низким в зависимости от диэлектрической проницаемости.

Если _R > _R , Z> 377 Ом, и вы рассматриваете магнитодиэлектрический объект с высоким импедансом. Вы также можете определить магнитную проводимость как mâ € = _м / ₀ , где _м — магнитная проводимость (Ом / м), а PMC имеет â € ~ = бесконечность.

Коэффициент отражения

Для PEC или PMC (коэффициент отражения) = 100% или 0 дБ. При нормальном падении на полупространство материала

Обратите внимание, что <0 для диэлектриков и> 0 для магнетиков. Знак сообщает вам, меняется ли тангенциальное поле E по фазе. Для тефлона ( _R = 2) гамма ~ -15 дБ. Для FR4 ( _R = 4,8), ~ = -8,5 дБ

Вне обычного дела все становится еще интереснее.

Законы Френеля указывают на разницу между падением TE и TM на диэлектрическую поверхность раздела.Причина зависимости от угла падения заключается в том, что граничные условия уравнений Максвелла применяются к касательным полям. Относительно поверхности материала TM-волна имеет часть своего E-поля тангенциальной, а все ее H-поле — касательной. TE-волна имеет тангенциальную часть H-поля и тангенциальную часть всего E-поля. Поэтому имеет значение так называемый поперечный импеданс.

Определите систему координат и плоскость падения:

Поперечный или тангенциальный импеданс — это отношение тангенциальных полей.

Тогда коэффициент отражения определяется так же, как и раньше. Но поскольку kz изменяется с углом падения, два импеданса (до и от) также изменяются, но с разной скоростью.

Это поведение часто отображается как || против угла. Это подчеркивает, что для диэлектриков отражательная способность передней поверхности TM падает с углом, за исключением близкого касания.

Закон Френеля означает, что обтекатели деполяризуют излучение антенны.Они также означают, что когда материал или структура (RAS) указаны для нестандартных характеристик, TM всегда легче, потому что волна легче проникает в поглощающий материал, чтобы преобразовать из RF-энергии в тепло.

Помимо отражения и преломления волны, диэлектрик может улавливать волну. Их называют поверхностными волнами, и они распространяются со скоростью между скоростью света в воздухе и скоростью света в диэлектрике, неся значительное количество энергии в воздухе снаружи.Ползучая волна по металлу всегда отбрасывает энергию и становится слабее. Поверхностная направленная волна на диэлектрической оболочке может распространяться на большие расстояния, почти не теряя энергии, а затем ударяется о неоднородность и снова излучается. Если под ним находится металл (или графитовая эпоксидная смола), то ограничивается только волна TM. Его нужно приглушить.

Например, нанесите диэлектрическое покрытие на нижнюю часть пластины PEC. Эхо ярче, потому что бегущая волна не просто покидает пластину, она отражается и отскакивает.

Пришло время подвести итоги некоторых явлений в поперечном сечении радара: зеркальное отражение означает 100% отражение от металла, <100% от диэлектрика. Зеркальное отражение можно перенаправить, придавая форму, избегая угловых отражателей и используя широкополосные поглотители. Дифракция на неоднородностях может быть перенаправлена ​​путем придания формы, удалена путем изгиба или использования маграмм или конических R-карт. Бегущие волны включают бегущую волну прямого освещения, бегущую волну на металле, захваченную направленную волну на диэлектрике.Magram может противодействовать бегущим волнам, или вы можете рассмотреть возможность создания направляющего диэлектрика с потерями.

Есть еще одна вещь, которую следует учитывать: резонансные рассеиватели представляют собой комбинацию неоднородностей, которые позволяют эхо-сигналу нарастать. К естественным резонаторам относятся антенны и резонаторы. На рисунках ниже волна с длиной волны = 10 ячеек в FDTD падает под углом 45 градусов на металлическую пластину заземления с двумя выемками (возможно, швы на двери). Кажущаяся длина волны ( _y ) вдоль поверхности тогда составляет около 14 ячеек (1.414 * 10). Рассмотрим рассеянное поле. Когда расстояние между выемками сравнимо с половиной видимой длины волны вдоль поверхности, мы получаем сильное рассеяние, как показано на третьем рисунке (разделение = 8 ячеек).

Для гашения резонанса зазубрины можно закрыть магмом. На рисунке ниже видно, что обратное рассеяние уменьшается.

Большая часть технического материала на этой странице подготовлена ​​доктором.Руди Диас из Университета штата Аризона, для ARC Technologies, Inc.

.