Зависимость сечения кабеля от силы тока

При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.

Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум — только 4 ампера, а медный провода 10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.

Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.

Медные жилы проводов и кабелей

Алюминиевые жилы проводов и кабелей

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами к примеру кабель МКЭШВнг

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

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 или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

* Токи относятся к кабелям и проводам с нулевой жилой и без нее.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

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.

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.

Надеемся данная информация была полезна для Вас. Мы же напоминаем что у нас Вы можете купить кабель МКЭКШВнг отличного качества по низкой цене.

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий. Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования. Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь вычислить сечение кабеля по диаметру с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока. Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры. Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов. Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока. Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля. Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой. Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и сила тока. Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации. Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку. То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному. В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Формулы для расчета сечения кабеля

В теории и практике, выбору площади поперечного сечения провода по току (толщине) уделяется особое внимание. В данной статье, анализируя справочные данные, познакомимся с понятием «площадь сечения».

Расчет сечения проводов.

В науке не используется понятие «толщина» провода. В литературных источниках используется терминология – диаметр и площадь сечения. Применимо к практике, толщина провода характеризуется площадью сечения.

Довольно легко рассчитывается на практике сечение провода. Площадь сечения вычисляется с помощью формулы, предварительно измерив его диаметр (можно измерить с помощью штангенциркуля):

S = π (D/2)2 ,

• S – площадь сечения провода, мм
• D- диаметр токопроводящей жилы провода. Измерить его можно с помощью штангенциркуля.

Более удобный вид формулы площади сечения провода:

Небольшая поправка — является округленным коэффициентом. Точная расчетная формула:

В электропроводке и электромонтаже в 90 % случаях применяется медный провод. Медный провод по сравнению с алюминиевым проводом, имеет ряд преимуществ. Он более удобен в монтаже, при такой же силе токе имеет меньшую толщину, более долговечен. Но чем больше диаметр (площадь сечения), тем выше цена медного провода. Поэтому, несмотря на все преимущества, если сила тока превышает значение 50 Ампер, чаще всего используют алюминиевый провод. В конкретном случае используется провод, имеющий алюминиевую жилу 10 мм и более.

В квадратных миллиметрах измеряют площадь сечения проводов. Наиболее чаще всего на практике (в бытовой электрике), встречаются такие площади сечения: 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм .

Существует иная система измерения площади сечения (толщины провода) — система AWG, которая используется, в основном в США. Ниже приведена таблица сечений проводов по системе AWG, а так же перевод из AWG в мм .

Рекомендовано прочитать статью про выбор сечения провода для постоянного тока. В статье приведены теоретические данные и рассуждения о падении напряжения, о сопротивлении проводов для разных сечений. Теоретические данные сориентируют, какое сечение провода по току наиболее оптимально, для разных допустимых падений напряжения. Также на реальном примере объекта, в статье о падении напряжения на трехфазных кабельных линиях большой длины, приведены формулы, а также рекомендации о том, как уменьшить потери. Потери на проводе прямо пропорциональны току и длине провода. И являются обратно пропорциональными сопротивлению.

Выделяют, три основные принципа, при выборе сечения провода.

1. Для прохождения электрического тока, площадь сечения провода (толщина провода), должна быть достаточной. Понятие достаточно означает, что когда проходит максимально возможный, в данном случае, электрический ток, нагрев провода будет допустимый (не более 600С).

2. Достаточное сечение провода, что бы падение напряжения не превышало допустимого значения. В основном это относится к длинным кабельным линиям (десятки, сотни метров) и токам большой величины.

3. Поперечное сечение провода, а также его защитная изоляция, должна обеспечивать механическую прочность и надежность.

Для питания, например люстры, используют в основном лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А).

Выбирая толщину провода, необходимо ориентироваться на максимальную рабочую температуру. Если температура будет превышена, провод и изоляция на нем будут плавиться и соответственно это приведет к разрушению самого провода. Максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только максимально его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.

Далее приведена таблица сечения проводов, при помощи которой в зависимости от силы тока, можно подобрать площадь сечения медных проводов. Исходные данные – площадь сечения проводника.

Максимальный ток для разной толщины медных проводов. Таблица 1.

Сечение токопроводящей жилы, мм 2

Ток, А, для проводов, проложенных

Калькулятор расчета сечения силового провода – Ученик – общение музыкой

Проводом какого сечения нужно подключать те или иные устройства в бортовую сеть автомобиля? Как сечение провода влияет на падение напряжения на нагрузке?

Чтобы рассчитать это и был создан этот калькулятор. Он позволяет рассчитать необходимое сечение провода в зависимости от материала из которого изготовлены провода, напряжения бортовой сети, мощности нагрузки, длины проводов и допустимого (по Вашему мнению) падения напряжения в проводах.

Для простоты расчетов сечения провода приводим следующую таблицу перевода AWG (American Wire Gauge – обозначения сечения провода по американскому стандарту) в метрические характеристики провода. Сила максимального тока, указанная в правом столбце, дана для долговременной нагрузки с запасом по возможности увеличения плотности тока до 25-50%. Однако, результатом такого увеличения плотности тока будет большее падение напряжения на подключенном потребителе.

Выбор сечения провода

ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

При проектировании любых электрических сетей бытового или промышленного назначения, необходимо начинать с расчета и выбора сечения электропровода. От правильности расчета этого важного показателя зависит многое, и в первую очередь — это надежность всей электрической сети. От того, насколько правильно рассчитана электрическая сеть и насколько правильно сделан выбор сечения провода по этим расчетам, зависят и потери мощности в вашей сети, которые могут быть очень значительными при неправильном выборе сечения провода. Кроме этого, есть большая вероятность перегрева проводов и выхода их из строя, если выбор сечения проводов сделан несоответствующим образом.

Основными критериями для проектирования и выбора сечения проводов, являются величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии. Практически проектирование любой электросети и выбор проводов для нее начинается с определения характеристик электрооборудования, которое будет присутствовать в этой сети и потреблять электроэнергию. Если на участке сети будет находиться несколько потребителей электроэнергии, то для выбора сечения провода для этого участка их мощности суммируются. После определения главного показателя электросети-мощности потребления электроэнергии для каждого участка проектируемой электросети рассчитываются допустимые показатели токовой нагрузки. Для расчета этого важного показателя, от длительности которого (он также принимается во внимание), напрямую зависит выбор сечения проводов сети, применяется упрощенная формула, в которой присутствуют напряжение сети и мощность потребления для рассчитываемого участка сети.

После расчета допустимых значений токовой нагрузки и определения длительности этой нагрузки, необходимо выяснить еще один показатель электросети, который также влияет на выбор сечения проводов сети — это условия, при которых будет эксплуатироваться электросеть, температурный режим ее эксплуатации и способ прокладки электрической сети (открытый или закрытый).

После того, как допустимый ток и длительность токовой нагрузки рассчитаны, условия эксплуатации и способ прокладки электросети утверждены, можно приступать непосредственно к выбору сечения проводов, из которых эта сеть будет построена. Подбор кабелей и проводов электрической сети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где учитывается и способ прокладки кабелей и проводов сети. На практике, очень сложно выбрать провод или кабель, точно соответствующий расчетному току нагрузки. Для этих целей расчетные данные округляются с запасом в большую сторону.

Ниже, мы приводим таблицу для выбора сечения провода исходя из зависимости мощности и токовых характеристик оборудования.  Сечение провода необходимо определять из длительных токовых нагрузок, допускаемых в даном режиме эксплуатации оборудования. Токовые нагрузки можно определить по упрощенной формуле:

I = P ⁄ U × √3,, где

I — переменный ток, A; P — мощность потребителя электроэнергии, Вт; U – напряжение, В.

ДОПУСТИМЫЙ ДЛИТЕЛЬНЫЙ ТОК ДЛЯ ПРОВОДОВ И ШНУРОВ С РЕЗИНОВОЙ И ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ С МЕДНЫМИ ЖИЛАМИ

Электрическая проводка должна отвечать требованиям безопасности, надежности и экономичности. Очень важно выбирать силовой кабель для прокладки производства известных и надежных производителей. 

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

Вы планируете заняться или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Содержание статьи:

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Галерея изображений

Фото из

Различные виды кабеля для устройства проводки

Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации

Число жил в различных марках кабеля

Варианты многожильного кабеля

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

Где:

• P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
• P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с  реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД,  в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.

К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.

Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I,

Где:

• P – мощность в Вт;
• U – напряжение в В;
• I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.

Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм².

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать проволоки проводника.

В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R² = π*D²/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

Где:

• S – площадь жилы в мм²;
• R – радиус жилы в мм;
• D – диаметр жилы в мм;
• h, m – ширина и высота соответственно в мм;
• π – число пи, равное 3,14.

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D²/1,27,

Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм². Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм².

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Галерея изображений

Фото из

Помещение с максимальным числом бытовой техники

Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов

Подключение мощных энергопотребителей

Блок-розетка для маломощного оборудования

Варочная поверхность требует правильного подключения

Силовая электролиния для стиральной машины

Отдельные силовые ветки для холодильников

Мощные потребители энергии в санузлах и ванных

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

• выбор мощности всех потребителей;
• расчет токов, проходящих по проводнику;
• выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/U_л,

Где:

• I — cила тока, принимается в амперах;
• P — мощность в ваттах;
• U_л — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

1. U_л = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
2. U_л = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

1. U_л = 220 В для однофазного напряжения.
2. U_л = 380 В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

Где:

• I – суммарная сила тока в амперах;
• I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
• K – коэффициент одновременности;
• J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)

Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой .

Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

• 0,68 если 5-6 жил;
• 0,63 если 7-9 жил;
• 0,6 если 10-12 жил.

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле

Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.

Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле

Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников

Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)

Расчет и выбор медных жил до 6 мм² или алюминиевых до 10 мм² ведется как для длительного тока.

В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Т_пв

где T_пв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для разводки электричества в особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: медного кабеля для подключения:

• трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
• трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
• бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

U_л = 220 * √3 = 380 В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

P_тех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

P_обор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

I_тех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

I_обор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

I_тех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

I_ф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

I_ф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм².

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм². Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть .

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.

Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S,

U_пад = I * R,

U_% = (U_пад / U_лин) * 100,

Где:

• 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
• R – сопротивление проводника, Ом;
• ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм²/м;
• S – сечение проводника, мм²;
• U_пад – напряжение падения, В;
• U_% – падение напряжения по отношению к U_лин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм². Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Решение:

Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:

I = 7000 / 220 = 31.8 А

Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:

U_пад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:

U_% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения проводника по формулам:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.

На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.

Если остались какие-либо вопросы по методике расчета сечения кабеля или есть желание поделиться личным опытом, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для отзывов расположен ниже.

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

Грамотный подбор кабеля для восстановления или прокладки электропроводки гарантирует безупречную работу системы. Приборы будут получать питание в полноценном объеме.

Не случится перегрева изоляции с последующими разрушительными последствиями. Разумный расчет сечения провода по мощности избавит и от угроз воспламенения, и от лишних затрат на покупку недешевого провода.

Давайте разберемся в алгоритме расчетов.

Упрощенно кабель можно сравнить с трубопроводом, транспортирующим газ или воду. Точно так же по его жиле перемещается поток, параметры которого ограничены размером данного токоведущего канала. Следствием неверного подбора его сечения являются два распространенных ошибочных варианта:

• Слишком узкий токоведущий канал, из-за которого в разы возрастает плотность тока. Рост плотности тока влечет за собой перегрев изоляции, затем ее оплавление. В результате оплавления по минимуму появятся «слабые» места для регулярных утечек, по максимуму пожар.
• Излишне широкая жила, что, в сущности, совсем неплохо. Причем, наличие простора для транспортировки электро-потока весьма положительно отражается на функционале и эксплуатационных сроках проводки. Однако карман владельца облегчится на сумму, примерно вдвое превышающую по факту требующиеся деньги.

Первый из ошибочных вариантов представляет собой откровенную опасность, в лучшем случае повлечет увеличение оплаты за электроэнергию. Второй вариант не опасен, но крайне нежелателен.

«Протоптанные» пути вычислений

Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В.

Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.

Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам. Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².

Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.

Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.

Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм².

Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена.

Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.

Обратите внимание! Площадь сечения и диаметр жилы кабеля – вещи разные. Первая обозначается в квадратных мм, второй просто в мм. Главное не перепутать!

Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:

Расчет размера сечения по нагрузке

Простейший способ подбора кабеля с нужным размером — расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.

Алгоритм расчетных действий следующий:

• для начала определимся с агрегатами, которые предположительно могут использоваться нами одновременно. Например, в период работы бойлера нам вдруг захочется включить кофемолку, фен и стиралку;
• затем согласно данным техпаспортов или согласно приблизительным сведениям из приведенной ниже таблицы банально суммируем мощность одновременно работающих по нашим планам бытовых агрегатов;
• предположим, что в сумме у нас вышло 9,2 кВт, но конкретно этого значения в таблицах ПУЭ нет. Значит, придется округлить в безопасную большую сторону – т.е. взять ближайшее значение с некоторым превышением мощности. Это будет 10,1 кВт и соответствующее ему значение сечения 6 мм².

Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.

Как рассчитать сечение по току?

Табличные значения не могут учесть индивидуальных особенностей устройства и эксплуатации сети. Специфика у таблиц среднестатистическая.

Не приведены в них параметры максимально допустимых для конкретного кабеля токов, а ведь они отличаются у продукции с разными марками. Весьма поверхностно затронут в таблицах тип прокладки.

Дотошным мастерам, отвергающим легкий путь поиска по таблицам, лучше воспользоваться способом расчетаразмера сечения провода по току. Точнее по его плотности.

Начнем с освоения азов: запомним на практике выведенный интервал 6 — 10. Это значения, полученные электриками многолетним «опытным путем». В указанных пределах варьирует сила тока, протекающего по 1 мм² медной жилы. Т.е.

кабель с медной сердцевиной сечением 1 мм² без перегрева и оплавления изоляции предоставляет возможность току от 6 до 10 А спокойно достигать ожидающего его агрегата-потребителя.

Разберемся, откуда взялась и что означает обозначенная интервальная вилка.

Согласно кодексу электрических законов ПУЭ 40% отводится кабелю на неопасный для его оболочки перегрев, значит:

• 6 А, распределенные на 1 мм² токоведущей сердцевины, являются нормальной рабочей плотностью тока. В данных условиях проводник работать может бесконечно долго без каких-либо ограничений по времени;
• 10 А, распределенные на 1 мм² медной жилы, протекать по проводнику могут краткосрочно. Например, при включении прибора.

Потоку энергии 12 А в медном миллиметровом канале будет изначально «тесно». От тесноты и толкучки электронов увеличится плотность тока. Следом повысится температура медной составляющей, что неизменно отразиться на состоянии изоляционной оболочки.

Обратите внимание, что для кабеля с алюминиевой токоведущей жилой плотность тока отображает интервал 4 – 6 Ампер, приходящийся на 1 мм² проводника.

Выяснили, что предельная величина плотности тока для проводника из электротехнической меди 10 А на площадь сечения 1 мм², а нормальные 6 А. Следовательно:

• кабель с жилой сечением 2,5 мм² сможет транспортировать ток в 25 А всего лишь несколько десятых секунды во время включения техники;
• он же бесконечно долго сможет передавать ток в 15А.

Приведенные выше значения плотности тока действительны для открытой проводки.

Если кабель прокладывается в стене, в металлической гильзе или в пластиковом кабель канале, указанную величину плотности тока нужно помножить на поправочный коэффициент 0,8.

Запомните и еще одну тонкость в организации открытого типа проводки. Из соображений механической прочности кабель с сечением меньше 4 мм² в открытых схемах не используют.

Изучение схемы расчета

Суперсложных вычислений снова не будет, расчет провода по предстоящей нагрузке предельно прост.

• Сначала найдем предельно допустимую нагрузку. Для этого суммируем мощность приборов, которые предполагаем одновременно подключать к линии. Сложим, например, мощность стиральной машины 2000 Вт, фена 1000 Вт и произвольно какого-либо обогревателя 1500 Вт. Получили мы 4500 Вт или 4,5 кВт.
• Затем делим наш результат на стандартную величину напряжения бытовой сети 220 В. Мы получили 20,45…А, округляем до целого числа, как положено, в большую сторону.
• Далее вводим поправочный коэффициент, если в нем есть необходимость. Значение с коэффициентом будет равно 16,8, округленно 17 А, без коэффициента 21 А.
• Вспоминаем о том, что рассчитывали рабочие параметры мощности, а нужно еще учесть предельно допустимое значение. Для этого вычисленную нами силу тока умножаем на 1,4, ведь поправка на тепловое воздействие 40%. Получили: 23,8 А и 29,4 А соответственно.
• Значит, в нашем примере для безопасной работы открытой проводки потребуется кабель с сечением более 3 мм², а для скрытого варианта 2,5 мм².

Не забудем о том, что в силу разнообразных обстоятельств порой включаем одновременно больше агрегатов, чем рассчитывали. Что есть еще лампочки и прочие приборы, незначительно потребляющие энергию. Запасемся некоторым резервом сечения на случай увеличения парка бытовой техники и с расчетами отправимся за важной покупкой.

Видео-руководство для точных расчетов

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Таблица соответствия сечения кабеля току и мощности

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий.

Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования.

Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь вычислить сечение кабеля по диаметру с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока.

Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры.

Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов.

Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока.

Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля.

Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой.

Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и сила тока.

Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации.

Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку.

То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному.

В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Читать также:  Внешнее освещение загородного дома

Формулы для расчета сечения кабеля

Качество проведения электромонтажных работ оказывает воздействие на безопасность целого здания. Определяющим фактором при проведении таких работ является показатель сечения кабеля. Для осуществления расчета нужно выяснить характеристики всех подключенных потребителей электричества. Необходимо провести расчет сечения кабеля по мощности. Таблица нужна, чтобы посмотреть требуемые показатели.

Качественный и подходящий кабель обеспечивает безопасную и долговечную работу любой сети

Расчет сечения кабеля по мощности: таблица с важными характеристиками

Оптимальная площадь сечения кабеля позволяет протекать максимальному количеству тока и при этом не нагревается.

Выполняя проект электропроводки, важно найти правильное значение для диаметра провода, который бы подходил под определенные условия потребляемой мощности.

Чтобы выполнить вычисления, требуется определить показатель общего тока. При этом нужно выяснить мощность всего оборудования, которое подключено к кабелю.

Такая таблица поможет подобрать оптимальные параметры

Перед работой вычисляется сечение провода и нагрузка. Таблица поможет найти эти значения. Для стандартной сети 220 вольт, примерное значение тока рассчитывается так, I(ток)=(Р1+Р2+….+Рn)/220, Pn – мощность. Например, оптимальный ток для алюминиевого провода – 8 А/мм, а для медного – 10 А/мм.

Расчет по нагрузке

Даже определив нужное значение, можно произвести определенные поправки по нагрузке. Ведь нечасто все приборы работают одновременно в сети. Чтобы данные были более точными, необходимо значение сечения умножить на Кс (поправочный коэффициент). В случае, если будет включаться всё оборудование в одно и то же время, то данный коэф-т не применяется.

Чтобы выполнить вычисления правильно применяют таблицу расчетов сечения кабеля по мощности. Нужно учитывать, что существует два типа данного параметра: реактивная и активная.

Так проводится расчет с учетом нагрузки

В электрических сетях протекает ток переменного типа, показатель которого может меняться. Активная мощность нужна, чтобы рассчитать среднее показатели. Активную мощность имеют электрические нагреватели и лампы накаливания.

Если в сети присутствуют электромоторы и трансформаторы, то могут возникать некоторые отклонения. При этом и формируется реактивная мощность. При расчетах показатель реактивной нагрузки отражается в виде коэффициента (cosф).

Особенности потребления тока

Полезная информация! В быту среднее значение cosф равняется 0,8. А у компьютера такой показатель равен 0,6-0,7.

Расчет по длине

Вычисления параметров по длине необходимы при возведении производственных линий, когда кабель подвергается мощным нагрузкам. Для расчетов применяют таблицу сечения кабеля по мощности и току. При перемещении тока по магистралям проявляются потери мощности, которые зависят от сопротивления, появляющегося в цепи.

По техническим параметрам, самое большое значение падения напряжения не должно быть больше пяти процентов.

Применение таблицы помогает узнать значение сечения кабеля по длине

Использование таблицы сечения проводов по мощности

На практике для проведения подсчетов применяется таблица. Расчет сечения кабеля по мощности осуществляется с учетом показанной зависимости параметров тока и мощности от сечения. Существуют специальные стандарты возведения электроустановок, где можно посмотреть информацию по нужным измерениям. В таблице представлены распространенные значения.

Узнать точный показатель можно, используя различные параметры

Чтобы подобрать кабель под определенную нагрузку, необходимо провести некоторые расчеты:

• рассчитать показатель силы тока;
• округлить до наибольшего показателя, используя таблицу;
• подобрать ближайший стандартный параметр.

Читать также:  Нормы браковки канатных и цепных стропов

Статья по теме:

Как повесить люстру на натяжной потолок. Видео пошагового монтажа позволит всю работу произвести самостоятельно без обращения к специалистам. Что нужно подготовить для работы и как избежать ошибок мы и расскажем в статье.

Формула расчетов мощности по току и напряжению

Если уже имеются какие-то кабели в наличии, то чтобы узнать нужное значение, следует применить штангенциркуль. При этом измеряется сечение и рассчитывается площадь. Так как кабель имеет округлую форму, то расчет производится для площади окружности и выглядит так: S(площадь)= π(3,14)R(радиус)2. Можно правильно определить, используя таблицу, сечение медного провода по мощности.

Стандартные формулы для определения силы тока

Важная информация! Большинство производителей уменьшают размер сечения для экономии материала.

Поэтому, совершая покупку, воспользуйтесь штангенциркулем и самостоятельно промеряйте провод, а затем рассчитайте площадь. Это позволит избежать проблем с превышением нагрузки.

Если провод состоит из нескольких скрученных элементов, то нужно промерить сечение одного элемента и перемножить на их количество.

Варианты кабеля для разных назначений

Какие есть примеры?

Определенная схема позволит вам сделать правильный выбор сечения кабеля для своей квартиры. Прежде всего, спланируйте места, в которых будут размещаться источники света и розетки.

Также следует выяснить, какая техника будет подключаться к каждой группе. Это позволит составить план подсоединения всех элементов, а также рассчитать длину проводки.

Не забывайте прибавлять по 2 см на стыки проводов.

Определение сечения провода с учетом разных видов нагрузки

Применяя полученные значения, по формулам вычисляется значение силы тока и по таблице определяется сечение. Например, требуется узнать сечение провода для бытового прибора, мощность которого 2400 Вт. Считаем: I = 2400/220 = 10,91 А. После округления остается 11 А.

Схемы прокладки кабелей

Чтобы определить точный показатель площади сечения применяются разные коэффициенты. Особенно данные значения актуальны для сети 380 В. Для увеличения запаса прочности к полученному показателю стоит прибавить еще 5 А.

Схема трехжильной проводки

Стоит учитывать, что для квартир применяются трехжильные провода. Воспользовавшись таблицами, можно подобрать самое близкое значение тока и соответствующее сечение провода. Можно посмотреть какое нужно сечение провода для 3 кВт, а также для других значений.

У проводов разного типа предусмотрены свои тонкости расчетов. Трехфазный ток применяется там, где нужно оборудование значительной мощности. Например, такое используется в производственных целях.

Для выявления нужных параметров на производствах важно точно рассчитать все коэффициенты, а также учесть потери мощности при колебаниях в напряжении. Выполняя электромонтажные работы дома, не нужно проводить сложные расчеты.

Следует знать о различиях алюминиевого и медного провода. Медный вариант отличается более высокой ценой, но при этом превосходит аналог по техническим характеристикам. Алюминиевые изделия могут крошиться на сгибах, а также окисляются и имеют более низкий показатель теплопроводности. По технике безопасности в жилых зданиях используется только продукция из меди.

Основные материалы для кабелей

Так как переменный ток передвигается по трем каналам, то для монтажных работ используется трехжильный кабель. При установке акустических приборов применяются кабели, имеющие минимальное значение сопротивления. Это поможет улучшить качество сигнала и устранить возможные помехи. Для подключения подобных конструкций применяются провода, размер которых 2*15 или 2*25.

Подобрать оптимальный показатель сечения для применения в быту помогут некоторые средние значения. Для розеток стоит приобрести кабель 2,5 мм2, а для оформления освещения – 1,5 мм2. Оборудование с более высокой мощностью требует сечения размером 4-6 мм2.

Варианты соединения проводов

Специальная таблица окажет помощь, если возникают сомнения при расчетах. Для определения точных показателей нужно учитывать все факторы, которые оказывают влияние на ток в цепи.

Это длина отдельных участков, метод укладки, тип изоляции и допустимое значение перегрева.

Все данные помогают увеличить производительность в производственных масштабах и более эффективно применять электрическую энергию.

Расчет сечения кабеля и провода по мощности и току, для подключения частного дома (видео)

Привет. Тема сегодняшней статьи «Сечение кабеля по мощности«. Эта информация пригодиться как в быту, так и на производстве. Речь пойдет о том, как произвести расчет сечения кабеля по мощности и сделать выбор по удобной таблице.

Для чего вообще нужно правильно подобрать сечение кабеля ?

Если говорить простым языком, это нужно для нормальной работы всего, что связано с электрическим током. Будь-то фен, стиральная машина, двигатель или трансформатор. Сегодня инновации не дошли еще до безпроводной передачи электроэнергии (думаю еще не скоро дойдут), соответственно основным средством для передачи и распределения электрического тока, являются кабели и провода.

При маленьком сечении кабеля и большой мощности оборудования, кабель может нагреваться, что приводит к потере его свойств и разрушению изоляции. Это не есть хорошо, так что правильный расчет необходим.

• Итак, выбор сечения кабеля по мощности. Для подбора будем использовать удобную таблицу:
• Таблица простая, описывать ее думаю не стоит.

Теперь нам нужно рассчитать общую потребляемую мощность оборудования и приборов, используемых в квартире, доме, цехе или в любом другом месте куда мы ведем кабель. Произведем расчет мощности.

Допустим у нас дом, выполняем монтаж закрытой электропроводки кабелем ВВГ. Берем лист бумаги и переписываем перечень используемого оборудования. Сделали? Хорошо.

Как узнать мощность? Мощность вы сможете найти на самом оборудовании, обычно имеется бирка, где записаны основные характеристики:

Мощность измеряется в Ваттах ( Вт, W ), или Киловаттах ( кВт, KW ). Нашли? Записываем данные, затем складываем.

Допустим, у вас получилось 20 000 Вт, это 20 кВт. Цифра говорит нам о том, сколько энергии потребляют все электроприемники вместе. Теперь нужно подумать сколько вы будете использовать приборов одновременно в течении длительного времени? Допустим 80 %. Коэффициент одновременности в таком случае равен 0,8 . Делаем расчет сечения кабеля по мощности:

Считаем:

20 х 0,8 = 16 (кВт)

Чтобы сделать выбор сечения кабеля по мощности, смотрим на наши таблицы:

Для трехфазной цепи 380 Вольт это будет выглядеть вот так:

Как видите, не сложно. Хочу также добавить, советую выбирать кабель или провод наибольшего сечения жил, на случай если вы захотите подключить что-нибудь еще.

Выбор сечения медного и алюминиевого провода кабеля для электропроводки по нагрузке

Стандартная квартирная электропроводка рассчитывается на максимальный ток потребления при длительной нагрузке 25 ампер (на такую силу тока выбирается и автоматический выключатель, который устанавливается на вводе проводов в квартиру) выполняется медным проводом сечением 4,0 мм2, что соответствует диаметру провода 2,26 мм и мощности нагрузки до 6 кВт.

Согласно требований п 7.1.35 ПУЭ сечение медной жилы для квартирной электропроводки должно быть не менее 2,5 мм2, что соответствует диаметру проводника 1,8 мм и силе тока нагрузки 16 А. К такой электропроводке можно подключать электроприборы суммарной мощностью до 3,5 кВт.

Что такое сечение провода и как его определить

Чтобы увидеть сечение провода достаточно его перерезать поперек и посмотреть на срез с торца. Площадь среза и есть сечение провода. Чем оно больше, тем большую силу тока может передать провод.

Как видно из формулы, сечение провода легко вычислить по его диаметру. Достаточно величину диаметра жилы провода умножить саму на себя и на 0,785. Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы и умножить на их количество.

Диаметр проводника можно определить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм или микрометра с точностью до 0,01 мм. Если нет под рукой приборов, то в таком случае выручит обыкновенная линейка.

Выбор сечения медного провода электропроводки по силе тока

Величина электрического тока обозначается буквой «А» и измеряется в Амперах. При выборе действует простое правило, чем сечение провода больше, тем лучше, по этому округляют результат в большую сторону.

Приведенные мною данные в таблице основаны на личном опыте и гарантируют надежную работу электропроводки при самых неблагоприятных условиях ее прокладки и эксплуатации. При выборе сечения провода по величине тока не имеет значение, переменный это ток или постоянный.

Не имеют значения также величина и частота напряжения в электропроводке, это может быть бортовая сеть автомобиля постоянного тока на 12 В или 24 В, летательного аппарата на 115 В частотой 400 Гц, электропроводка 220 В или 380 В частотой 50 Гц, высоковольтная линия электропередачи на 10000 В.

Если неизвестен ток потребления электроприбором, но известны напряжение питания и мощность, то рассчитать ток можно с помощью приведенного ниже онлайн калькулятора.

Следует отметить, что на частотах более 100 Гц в проводах при протекании электрического тока начинает проявляться скин-эффект, заключающийся в том, что с увеличением частоты ток начинает «прижиматься» к внешней поверхности провода и фактическое сечение провода уменьшается. Поэтому выбор сечения провода для высокочастотных цепей выполняется по другим законам.

Определение нагрузочной способности электропроводки 220 В выполненной из алюминиевого провода

В давно построенных домах электропроводка, как правило, выполнена из алюминиевых проводов.

Если соединения в распределительных коробках выполнены правильно, срок службы алюминиевой проводки может составлять и сто лет.

Ведь алюминий практически не окисляется, и срок службы электропроводки будет определяться только сроком службы пластмассовой изоляции и надежностью контактов в местах присоединения.

В случае подключения дополнительных энергоемких электроприборов в квартире с алюминиевой электропроводкой необходимо определить по сечению или диаметру жил проводов способность ее выдержать дополнительную мощность. По приведенной ниже таблице это легко сделать.

Если у Вас проводка в квартире выполнена из алюминиевых проводов и возникла необходимость подключить вновь установленную розетку в распределительной коробке медными проводами, то такое соединение выполняется в соответствии с рекомендациями статьи Соединение алюминиевых проводов.

Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования.

В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.

Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке.

В случае если сила потребляемого тока электроприбором неизвестна, то ее можно измерять с помощью амперметра.

Таблица потребляемой мощности и силы тока бытовыми электроприборами при напряжении питания 220 В

Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или кVA). 1 кВт=1000 Вт.

Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.

Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.

Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит 7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А. С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.

Выбрать сечение провода можно не только по силе тока но и по величине потребляемой мощности. Для этого нужно составить перечень всех планируемых для подключения к данному участку электропроводки электроприборов, определить, какую мощность потребляет каждый из них по отдельности. Далее сложить полученные данные и воспользоваться нижеприведенной таблицей.

Если имеется несколько электроприборов и для некоторых известен ток потребления, а для других мощность, то нужно определить из таблиц сечение провода для каждого из них, а затем полученные результаты сложить.

Выбор сечения медного провода по мощности для с бортовой сети автомобиля 12 В

Если при подключении к бортовой сети автомобиля дополнительного оборудования известна только его мощность потребления, то определить сечение дополнительной электропроводки можно с помощью ниже приведенной таблицы.

Выбор сечения провода для подключения электроприборовк трехфазной сети 380 В

При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.

Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В.

Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность. Потребляемая электрическая мощность электродвигателем с, учетом КПД и сos φ приблизительно в два раза больше, чем создаваемая на валу, что необходимо учитывать при выборе сечения провода исходя из мощности двигателя, указанной в табличке.

Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А.

По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2.

Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.

Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике.

Например, в шильдике приведенном на фотографии, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.

Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».

О выборе марки кабеля для домашней электропроводки

Делать квартирную электропроводку из алюминиевых проводов на первый взгляд кажется дешевле, но эксплуатационные расходы из-за низкой надежности контактов со временем многократно превысят затраты на электропроводку из меди.

Рекомендую делать проводку исключительно из медных проводов! Алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, так как они легкие и дешевые и при правильном соединении служат надежно продолжительное время.

А какой провод лучше использовать при монтаже электропроводки, одножильный или многожильный? С точки зрения способности проводить ток на единицу сечения и монтажа, одножильный лучше. Так что для домашней электропроводки нужно использовать только одножильный провод.

Многожильный допускает многократные изгибы, и чем тоньше в нем проводники, тем он более гибкий и долговечнее.

Поэтому многожильный провод применяют для подключения к электросети нестационарных электроприборов, таких как электрофен, электробритва, электроутюг и все остальных.

После принятия решения по сечению провода встает вопрос о марке кабеля для электропроводки. Тут выбор не велик и представлен всего несколькими марками кабелей: ПУНП, ВВГнг и NYM.

Кабель ПУНП с 1990 года, в соответствии с решением Главгосэнергонадзора «О запрете применения проводов типа АПВН, ППБН, ПЕН, ПУНП и др., выпускаемых по ТУ 16-505. 610-74 вместо проводов АПВ, АППВ, ПВ и ППВ по ГОСТ 6323-79*» к применению запрещен.

Кабель ВВГ и ВВГнг – медные провода в двойной поливинилхлоридной изоляции, плоской формы. Предназначен для работы при температуре окружающей среды от −50°С до +50°С, для выполнения проводки внутри зданий, на открытом воздухе, в земле при прокладке в тубах.

Срок службы до 30 лет. Буквы «нг» в обозначении марки говорят о негорючести изоляции провода. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 35,0 мм2. Если в обозначении кабеля перед ВВГ стоит буква А (АВВГ), то жилы в проводе алюминиевые.

Кабель NYM (его российский аналог – кабель ВВГ), с медными жилами, круглой формы, с негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения, практически одинаковые с кабелем ВВГ. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.

Как видите, выбор для прокладки электропроводки не велик и определяется в зависимости от того, какой формы кабель более подходит для монтажа, круглой или плоской.

Кабель круглой формы удобнее прокладывается через стены, особенно если делается ввод с улицы в помещение. Понадобится просверлить отверстие чуть больше диаметра кабеля, а при большей толщине стены это становится актуальным.

Для внутренней проводки удобнее применять плоский кабель ВВГ.

При прокладке квартирной электропроводки, как правило, возникает вопрос и о выборе автоматического выключателя, или, как его часто называют, автомата. Этот вопрос и о выборе счетчика, УЗО, дифференциального автомата подробно освещен в статье сайта «Об электрическом счетчике, УЗО и автоматах защиты».

Параллельное соединение проводов электропроводки

Бывают безвыходные ситуации, когда срочно нужно проложить проводку, а провода требуемого сечения в наличии нет. В таком случае, если есть провод меньшего, чем необходимо, сечения, то можно проводку сделать из двух и более проводов, соединив их параллельно. Главное, чтобы сумма сечений каждого из них была не меньше расчетной.

Например, есть три провода сечением 2, 3 и 5 мм2, а нужен по расчетам 10 мм2. Соединяете их все параллельно, и проводка будет выдерживать ток до 50 ампер. Да Вы и сами многократно видели параллельное соединение большего количества тонких проводников для передачи больших токов.

Например, для сварки используется ток до 150 А и для того, чтобы сварщик мог управлять электродом, нужен гибкий провод. Его и делают из сотен параллельно соединенных тонких медных проволочек. В автомобиле аккумулятор к бортовой сети тоже подключают с помощью такого же гибкого многожильного провода, так как во время пуска двигателя стартер потребляет от аккумулятора ток до 100 А.

А при установке и снятии аккумулятора необходимо провода отводить в сторону, то есть провод должен быть достаточно гибким.

Способ увеличения сечения электропровода путем параллельного соединения нескольких проводов разного диаметра можно использовать только в крайнем случае. При прокладке домашней электропроводки допустимо соединять параллельно только провода одинакового сечения, взятые из одной бухты.

Онлайн калькуляторы для вычисления сечения и диаметра провода

С помощью онлайн калькулятора, представленного ниже можно решить обратную задачу – определить по сечению диаметр проводника.

Как вычислить сечение многожильного провода

Многожильный провод, или как его называют еще многопроволочный или гибкий, представляет собой свитые вместе одножильные проволочки. Для вычисления сечения многожильного провода нужно сначала вычислить сечение одной проволочки, а затем полученный результат умножить на их число.

Рассмотрим пример. Есть многожильный гибкий провод, в котором 15 жил диаметром 0,5 мм. Сечение одной жилы равно 0,5 мм×0,5 мм×0,785 = 0,19625 мм2, после округления получим 0,2 мм2. Так как у нас в проводе 15 проволочек , то для определения сечения кабеля нужно перемножить эти числа. 0,2 мм2×15=3 мм2. Осталось по таблице определить, что такой многожильный провод выдержит ток 20 А.

Можно оценить нагрузочную способность многожильного провода без замера диаметра отдельного проводника, измеряв общий диаметр всех свитых проволочек.

Но так как проволочки круглые, то между ними находятся воздушные зазоры. Для исключения площади зазоров нужно полученный по формуле результат сечения провода умножить на коэффициент 0,91.

При замере диаметра надо проследить, чтобы многожильный провод не сплющился.

Рассмотрим на примере. В результате измерений многожильный провод имеет диаметр 2,0 мм. Рассчитаем его сечение: 2,0 мм×2,0 мм×0,785×0,91 = 2,9 мм2. По таблице (смотри ниже) определяем, что данный многожильный провод выдержит ток величиной до 20 А.

Рассчитать сечение многожильного провода удобно с помощью онлайн калькулятора, достаточно ввести диаметр одной проволочки и количество жил в многожильном проводе.

Расчёт сечения провода по мощности и току

Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

Где:

• P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
• P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с  реактивной мощностью.

• Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД,  в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.
• К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.
• Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:
• P = U * I,
• Где:

• P – мощность в Вт;
• U – напряжение в В;
• I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.

1. Для нахождения полной мощности применяют формулу:
2. P = Q / cosφ,
3. Где Q – реактивная мощность в ВАрах.
4. Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.
5. Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:
6. P = 1200/0,7 = 1714 Вт
7. Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

• Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.
• В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:
• S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот
• D = √(4*S / π)
• Для проводников прямоугольного сечения:
• S = h * m, 
• Где:

• S – площадь жилы в мм2;
• R – радиус жилы в мм;
• D – диаметр жилы в мм;
• h, m – ширина и высота соответственно в мм;
• π – число пи, равное 3,14.

1. Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:
2. S = N*D2/1,27,
3. Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

• выбор мощности всех потребителей;
• расчет токов, проходящих по проводнику;
• выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

• Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:
• I = P/Uл,
• Где:

• I — cила тока, принимается в амперах;
• P — мощность в ваттах;
• Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

1. Uл = 220 В для однофазного напряжения.
2. Uл = 380 В для трехфазного напряжения.

1. Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:
2. I = (I1+I2+…IN)*K*J,
3. Где:

• I – суммарная сила тока в амперах;
• I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
• K – коэффициент одновременности;
• J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

• 0,68 если 5-6 жил;
• 0,63 если 7-9 жил;
• 0,6 если 10-12 жил.

• Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».
• Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.
• По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.
• Расчет и выбор медных жил до 6 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 ведется как для длительного тока.
• В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:
• 0,875 * √Тпв
• где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для разводки электричества в деревянном доме особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

• трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
• трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
• бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

1. Решение.
2. Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:
3. Uл = 220 * √3 = 380 В
4. Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:
5. Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт
6. Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт
7. Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:
8. Iтех = 35700 / 220 = 162 А
9. Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:
10. Iобор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

• Iтех = 162 / 3 = 54 А
• Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:
• Iф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм2.

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Расчет сечения кабеля по току, токовая нагрузка по сечению кабеля

Как кабели, так и провода, через которые постоянно проходит электрический ток — это важнейший элемент электропроводки, установленной на территории дома или любого другого помещения. Правильно подобрать сечение кабеля по току следует для того, чтобы проверить, действительно ли провод, выбранный покупателем, полностью соответствует требованиям безопасности и надежности. Безопасность следует рассматривать с точки выбора соответствующего сечения в зависимости от токовых нагрузок. При неправильном подборе провод будет постоянно подвергаться повышенному нагреву, изоляция начнет плавиться. Конечный итог — короткое замыкание и возникновение пожара. Соответственно, грамотный подбор сечения всегда требует серьезного подхода.

Для правильного расчета сечений всей электропроводки в квартире или доме мы рекомендуем обратиться в соответствующие проектные организации, так как при выполнении таких комплексных расчетов существует множество нюансов, описание которых выходит за рамки данной статьи.

Однако, даже в таком случае, вам необходимо знать ту базовую информацию, которая приводится далее.

Что нужно знать при совершении правильного выбора

Делая выбор сечения кабеля по току, главным параметром, на который ориентируются специалисты, является максимальный уровень токовой нагрузки. Иными словами, это величина электрического тока, которую он без проблем может пропускать через себя на протяжении длительного периода времени.

Для определения величины номинального тока следует определить суммарную мощность всех используемых электрических приборов. Точное значение мощности необходимо искать на корпусе прибора или в паспорте на него, мощность измеряется в ваттах (Вт).

Стоит отметить, что :

1. На этапе планирования проводки вы можете еще не знать какие бытовые приборы будут подключаться, например, вы их еще не купили.
2. К одной и той же розетке могут подключаться совершенно различные устройства, вплоть до очень мощных – утюга или фена.
3. Рано или поздно к какой-либо розетке может быть подключен тройник или удлинитель, к которому, в свою очередь будет подключено несколько устройств.

При расчете сечения проводки необходимо делать значительный многократный запас. Исключение могут составлять разве что проводка к светильникам, так как в последнее время имеется тенденция снижения мощности источников света.

Ниже предлагаем ознакомиться с таблицей, в которой приведены примеры значения мощностей (в правой колонке) различных бытовых приборов. Параметры, естественно, могут быть разными, в зависимости от технических характеристик самого оборудования.

Итак, после того, как вы узнали мощность, то легко сможете вычислить силу тока, потребляемую приборами:

I = P / U

I обозначает силу тока в амперах, P — мощность приборов, указанная в инструкции по эксплуатации любого бытового оборудования, выраженную в ваттах. U — напряжение электрической сети, выраженное в вольтах, как правило, это 220 В. Подставив в формулу свои значения, полученные при подсчете количества потребителей в доме, рассчитать сечение провода можно будет без особого труда. Для максимальной точности рекомендуем воспользоваться калькулятором.

Например, типовые холодильник, микроволновка и чайник на кухне будут потреблять 300 Вт + 700 Вт + 1200 Вт = 2200 Вт. Делим полученную мощность на напряжение сети 220 В получаем суммарную силу тока: 2200 Вт / 220 В = 10 А.

Какие провода лучше всего использовать

На современном рынке представлена продукция, предназначенная для обустройства как скрытой, так и открытой электрической проводки внутри квартиры. При составлении расчетов сечения кабелей многие специалисты рекомендуют пользоваться медными проводами. Практика показывает, что по сравнению с алюминиевой продукцией, медь является более эффективным вариантом. На то есть ряд причин.

1. Продукция имеет хороший запас прочности, характеризуется достаточно хорошей мягкостью. При возникновении мест перегиба конструкция не ломается, чего нельзя сказать об алюминиевых аналогах, требующих прямой прокладки без сильного перегиба.
2. Медный материал меньше подвергается воздействию химических процессов — окислению и коррозии. При соединении алюминия внутри распределительной коробки со временем могут окислиться места скрутки. Соответственно, контакт может быть утерян.
3. Используя калькулятор расчета сечения кабеля, мастера обращают внимание на показатели проводимости. У меди они более высокие. При наличии двух экземпляров с одинаковым сечением медная продукция сможет выдержать более высокий уровень токовой нагрузки, чем при использовании алюминия.

Единственный недостаток медного провода заключается в повышенной стоимости. Окончательная цена превышает алюминиевые аналоги в 3–4 раза. С другой стороны, отдав больше денег на прокладку электросети внутри дома, владелец получает на практике полноценную электрическую проводку, способную выдерживать сложные условия эксплуатации. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ), в зданиях необходимо прокладывать кабели и провода с медными жилами.

Применение продукции на основе алюминия рекомендуется при обустройстве распределительных и питающих сетей, но при условии, если расчетное сечение составляет 16 квадратных миллиметров или больше. В требованиях 7-ого издания ПУЭ указано, что алюминиевые провода и кабели сечением менее 16 мм² не допускаются к использованию при монтаже.

Расчет сечения

Определиться с выбором допустимой токовой нагрузки кабельной продукции с алюминиевыми и медными жилами вы можете с помощью таблиц, приведенных ниже. Обратите внимание – в табличке с алюминиевыми проводами подразумевается применение продукции, изготовленной с применением поливинилхлоридной пластиковой изоляции.

Для определения сечение необходимо найти соответствующее рассчитанное значение силы тока, умноженное на коэффициент запаса. Например, для нашего примера с 10 А, взяв запас примерно в 3 раза мы увидим, что необходим провод с сечением, не менее 2.5 мм². Конечно, если применить кабель с большим значением сечения, то хуже не будет. Еще раз повторюсь, что такой огромный коэффициент запаса мы берем при условии, если не знаем какая нагрузка может быть подключена в дальнейшем.

Информация, указанная в таблице, приводится в соответствии с требованиями профильного нормативного документа ГОСТ, регламентирующего особенности силовых кабелей, в которых присутствует пластмассовая изоляция.

Также обратите внимание, что выбираемый провод должен без нагрева выдерживать предельное значение автоматического выключателя щитка, к которому он подключен. Это крайне важно, так как в случае приближения потребляемой силы тока к значениям, предельным для электропроводки сработает автоматический выключатель, чем спасет вас от перегрева провода и возможного пожара.

После подсчета нагрузки и определения оптимального материала (в нашем случае это будет медь), рассмотрим еще один пример определения исходных параметров проводников. В данном случае будет вестись расчет сечения кабеля по длине и диаметру.

Известно, что нагрузка разделяется на две базовые категории — осветительную и силовую.

В случае с нашими измерениями базовой силовой нагрузкой считается группа розеток, установленных в ванной комнате и в кухонном помещении. Причина заключается в том, что именно здесь монтируется наиболее производительная бытовая аппаратура — чайники, микроволновые печи, холодильники, автоматические стиральные машины, бойлеры и так далее.

Делая окончательный выбор, следует ориентировать на проводник, который имеет сечение два с половиной квадратных миллиметра, но при условии, что величина силовой нагрузки будет разбрасываться по различным розеткам одновременно. Что это дает на практике? К примеру, чтобы подключить всю бытовую технику на территории кухни необходимо установить три-четыре розетки, которые подключаются с помощью медного провода. Многие заказчики часто задаются вопросом касательно того, можно ли соединять провода разного сечения. На самом деле, делать это не стоит, так как продукция, имеющая меньший показатель сечения, может не справиться с возложенной на нее нагрузкой, в результате чего либо расплавится изоляция, либо произойдет короткое замыкание.

Если планируется подключение всей бытовой техники посредством одной розетки, рассчитать сечение кабеля придется заново, так как 2.5-миллиметровой продукции окажется явно недостаточно. Альтернативный вариант — провод, сечение которого варьируется в пределах от четырех до шести квадратных миллиметров. Жилые комнаты могут обойтись установкой проводов сечением полтора квадратных миллиметра. Окончательный выбор всегда совершается только после правильного составления расчетов.

Пользуясь программой для расчета сечения кабеля, не стоит забывать и о питании осветительных приборов. По мнению специалистов, для организации правильного питания осветительной нагрузки можно обойтись электрической проводкой сечением полтора квадратных миллиметров.

Следует всегда помнить о том, что уровень мощности на участках электрической проводки может оказаться разным. Соответственно, придется индивидуально подбирать сечение питающих проводов. Составляя расчет сечения провода по диаметру, подбирать наиболее «толстую» продукцию необходимо на вводных участках, так как они принимают на себя всю нагрузку от подключенных потребителей. Оптимальный вариант — использование вводного провода сечением от четырех до шести квадратных миллиметров.

В процессе выполнения монтажных работ обычно используется продукция типа ВВГнг, ПВС, АППВ и ППВ.

Выводы

Для обустройства новой электросети в своем доме необходимо предварительно рассчитать суммарную мощность электрооборудования, которое будет подключаться к розеткам. При совершении окончательного выбора важно определиться с уровнем сечения. Категорически запрещается использовать провода и кабели, сечение которого меньше требуемого. Это может привести к нагреву и расплавлению изоляции, короткому замыканию, а также ряду других неприятностей. Если вы планируете использовать импортную продукцию, ознакомьтесь с расшифровкой маркировок.

На вводном участке соединение проводов разного сечения запрещается. Величина сечения постепенно уменьшается — чем ближе к розетке, тем меньшим оно будет. При выборе схемы, в которой одна розетка будет одновременно питать все приборы, установленные в одном помещении, диаметр проводки следует увеличить. Рекомендуется делать упор на товары, изготовленные из меди, так как они демонстрируют хорошую стойкость к перегрузкам, а также являются более долговечными.

Видео по теме

Выбор сечения кабеля КГ в зависимости от силы тока

Каталог кабеля КГ / Каталог КГ-ХЛ

1) Кабель КГ и КГ-ХЛ (1х…)

2) Кабель КГ и КГ-ХЛ (2х…)

3) Кабель КГ и КГ-ХЛ (3х…)

4) Кабель КГ и КГ-ХЛ (4х…)

5) Кабель КГ и КГ-ХЛ (5х…)

Свои вопросы по подбору кабеля КГ и КГ-ХЛ и другой кабельно-проводниковой продукции вы всегда можете задать сотрудникам Торгового Дома «Кабель-Ресурс» позвонив по указанным на сайте телефонам.

Оптимизация формы поперечного сечения жил проволоки, подверженных чисто растягивающим нагрузкам, с использованием уменьшенной спиральной модели | Расширенное моделирование и моделирование в технических науках

Уменьшенная спиральная модель

Когда спиральная конструкция деформируется равномерно по всей ее длине, переменные состояния (деформации и напряжения) однородны по спиральным линиям. Его общий отклик можно точно проанализировать, взяв репрезентативную двумерную поверхность. Это свойство называется трансляционной инвариантностью [14], и оно используется для получения редуцированной модели конечных элементов [7], формулировка которой аналогична по идее обобщенным элементам плоской деформации [16].Были предложены и другие модели, использующие это же свойство, например модели Зубова [17], Трейсседе [13], Фрихи и др. [14] и Каратанасопулос и Кресс [15]. В отличие от вышеупомянутых моделей, модель, использованная в этой работе, была получена в рамках модели конечной деформации, поэтому она может лучше описывать движения проволоки. Кроме того, он был разработан для сложных геометрий и взаимодействий в поперечном сечении.

Рис. 3

Осевой отклик жилы проволоки 1 + 6.Геометрические параметры перечислены в Таблице 3, а свойства материала — в Таблице 2

Уменьшенная модель позволяет иметь сложную геометрию, сохраняя при этом небольшое количество элементов. Это позволяет изучать мелкие сетки, а также локальные деформации и напряжения без необходимости использования объемного КЭ и очень дорогостоящего в вычислительном отношении моделирования. С другой стороны, он ограничен исходным предположением: можно изучать только однородные варианты нагружения, такие как осевое удлинение и скручивание, радиальное уплотнение и тепловое расширение [15].Соответственно, можно рассматривать любой вариант нагружения, определяющий, что каждое поперечное сечение конструкции ведет себя одинаково.

Требования к подходам к моделированию

Для нашей оптимизации необходимы четыре требования, которые должны быть удовлетворены выбранной техникой моделирования. Аналитическая модель, предложенная Фейрером [5], и две трехмерные модели КЭ (основанные на твердых объемных или балочных элементах) сравниваются с сокращенной моделью.

Осевой отклик Поскольку осевое удлинение является вариантом нагрузки, для которого необходимо оптимизировать, наша модель должна иметь возможность полностью отражать взаимодействие между проволоками, включая жесткость из-за контакта между проволоками и пластичность материала.На рисунке 3 показано, как все модели могут предсказать общее осевое поведение.

Вычислительная эффективность Основное внимание при приближении к программе оптимизации заключается в том, чтобы обеспечить максимальную эффективность основного моделирования, которое вычисляет целевое значение, поскольку оно выполняется несколько раз. Поэтому на рис. 4 показано сравнение времени решения для количественной оценки скорости каждой модели. Помимо аналитической модели, балочная и редуцированная модели сопоставимы при решении анализа, при этом твердотельный КЭ работает значительно медленнее.

Сложная геометрия С целью настройки оптимизации формы выбранная модель должна быть способна полностью описывать геометрию пряди (и, в частности, внешней проволоки). Твердые и сокращенные модели КЭ — единственные, которые удовлетворяют этому требованию, потому что как аналитическая, так и балочная КЭ-модели полагаются на узкую базу данных сечений для определения контакта.

Рис. 4

Сплошные элементы континуума (слева), балочные элементы (в центре) и редуцированные элементы (справа) с соответствующими временами вычислений для моделирования, показанного на рис.3

Таблица 1 Требования, которым соответствует каждая модель

Реакция на изгиб Расчет реакции на изгиб также требуется в программе оптимизации, чтобы ограничить гибкость пряди. Твердые и балочные КЭ-модели и аналитические модели могут напрямую описывать такой вариант нагружения. С другой стороны, сокращенная модель, поскольку поперечные срезы не будут вести себя независимо от их осевого положения, по своей сути не способна моделировать изгиб.

В таблице 1 показано, чем сокращенная модель отличается от альтернативных подходов к моделированию.

Расширение уменьшенной спиральной модели для учета контакта

Поскольку влияние контакта между проволоками важно для полной характеристики напряженного состояния внутри пряди, потребовалось расширение модели, найденной в [7] (рис. 5b) . Изначально модель была разработана для анализа отдельного компонента, либо свободных спиралей, либо твердых участков (например, твердого цилиндра с включениями). Вместо этого пряди имеют отдельные компоненты, которые могут свободно вращаться и перемещаться относительно друг друга.Следовательно, необходимо ввести закон взаимодействия. Вместо простого слияния точек контакта [15], в настоящей работе используется закон контакта с экспоненциальной зависимостью от избыточного давления.

Чтобы использовать определения контактов, уже доступные в Abaqus, вводится геометрический прием. Поскольку каждый компонент является локально плоским и имеет место относительное вращение вне плоскости, для обеспечения трехмерного контакта должна быть определена вспомогательная эталонная поверхность .Это позволяет взаимодействию фактически представлять контакт поверхность-поверхность, а не контакт между линиями, что в конечном итоге приведет к искусственному — локализованному изгибу. Эта поверхность получается путем выдавливания узлов внутреннего сердечника перпендикулярно плоскости отсчета. Эти узлы затем соединяются элементами оболочки и жестко связаны с соответствующими родительскими узлами, чтобы гарантировать спиральную симметрию. На рис. 5b показана такая контактная поверхность с выделенными узлами, подключенными к соответствующему главному узлу, лежащему в эталонном поперечном сечении.

Рис. 5

a Поперечное сечение нити 1 + 6 с выделенной сокращенной областью модели. b Вспомогательная поверхность для определения контакта. Узловые степени свободы полностью привязаны к соответствующему узлу, лежащему в исходном поперечном сечении, уравнениями связи. c Экструдированная прядь, соответствующая поперечному сечению, указанному в a

Приблизительная жесткость на изгиб

Рис. 6

Результаты Фоти [18] и значения жесткости, рассчитанные аналитически

Как предполагается в работе Фоти [18], изгиб нити имеет две отличительные крайности.

• Придерживающаяся фаза , где кривизна изгиба достаточно мала, чтобы трение между компонентами препятствовало их скольжению относительно друг друга. Все провода образуют поперечное сечение с соединенными элементами, что связано с высокой жесткостью на изгиб.

• Фаза скольжения , кривизна достаточно велика, чтобы трением можно было пренебречь, и предполагается, что каждый компонент свободно изгибается вокруг своей нейтральной плоскости, что определяет общее снижение жесткости на изгиб.6 E_ {i} I_ {i} \ end {align} $$

  (2)

  , где E — модуль Юнга, I — момент инерции каждого провода относительно его собственной нейтральной плоскости, а \ ({\ tilde {I}} \) — момент инерции относительно нейтральная плоскость пряди. Нижний индекс 0 относится к сердечнику провода, а значения \ (i> 0 \) относятся к внешним проводам (\ (i = 1 \ cdots 6 \)).

  Это приближение позволяет нам рассматривать изгиб без привлечения более сложных моделей.На рисунке 6 показано, как аналитически рассчитанные значения жесткости соответствуют результатам, полученным Фоти [18]. Однако возможность охарактеризовать переход между двумя фазами (который зависит от коэффициента трения \ (\ mu \)) не сохраняется.

  Осевая сила, приложенная к пряди, также влияет на реакцию на изгиб [18] из-за повышенного трения в контакте между проволоками, когда прядь удлиняется. Принимая во внимание тот факт, что для приложений, рассматриваемых в этой работе, осевые силы велики, а кривизны малы, будет рассматриваться жесткость фазы прилипания \ (K_ {stick} \).

  Модель материала

  На протяжении всех представленных здесь симуляций модель материала является упруго-идеально пластичным конститутивным законом. На рис. 7 показана кривая «напряжение-деформация», соответствующая параметрам материала, указанным в таблице 2. Такой выбор определяющего закона позволяет смоделировать разрушение с помощью анализа предельной нагрузки . Материал анализируемой конструкции заменен на идеально пластичный материал с меньшим пределом текучести. Это делает предельную нагрузку, то есть максимальную нагрузку, которую конструкция может выдержать до пластического обрушения, представляет разрушающую нагрузку .

  Рис. 7

  Кривая зависимости напряжения от деформации линейного упругого идеально пластичного материала

  Таблица 2 Свойства материала, использованные в качестве эталона для анализа предельной нагрузки (\ (H = 0,0 \) ГПа)

  Электромагнетизм — Почему толщина провода влияет на сопротивление?

  Я подойду к вашему вопросу несколько иначе, чтобы попытаться дать вам более интуитивное понимание того, почему сопротивление падает.

  Давайте сначала рассмотрим эквивалентное сопротивление простой цепи:

  _{(источник: электроника.dit.ie)}

  Когда резисторы включены параллельно (нижняя цепь на рисунке), общее сопротивление составляет: \ $ \ frac {1} {R_ {Total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} … \ frac {1} {R_n} \

  долларов США

  Вы можете увидеть это уравнение в учебнике, но вам может быть интересно: «Но вы добавили больше резисторов! Как это могло снизить сопротивление?».

  Чтобы понять почему, давайте посмотрим на электрическую проводимость. Электропроводность — это величина, обратная сопротивлению. То есть, чем меньше сопротивление у материала, тем он более проводящим.Проводимость определяется как \ $ G = \ frac {1} {R} \ $, где \ $ G \ $ — проводимость, а \ $ R \ $ — сопротивление.

  Теперь это интересно, посмотрите, что происходит, когда мы используем проводимость в уравнении сопротивления параллельной цепи.

  \ $ Проводимость = G_ {Total} = G_1 + G_2 + G_3 .. G_n = \ frac {1} {R_ {Total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ гидроразрыв {1} {R_3} … \ frac {1} {R_n} \

  $

  Здесь мы видим, что проводимость увеличивается по мере добавления резисторов параллельно, а сопротивление уменьшается! Каждый резистор способен проводить определенное количество тока.Когда вы добавляете резистор параллельно, вы добавляете дополнительный путь, по которому может течь ток, и каждый резистор вносит определенную величину проводимости.

  Когда у вас более толстый провод, он действует как эта параллельная цепь. Представьте, что у вас есть одна жила проволоки. Он имеет определенную проводимость и определенное сопротивление. Теперь представьте, что у вас есть проволока, состоящая из 20 отдельных жил, каждая из которых имеет такую ​​же толщину, как и ваша предыдущая отдельная жилка.

  Если каждая жилка имеет определенную проводимость, наличие провода с 20-ю жилами означает, что ваша проводимость теперь в 20 раз больше, чем провод с одной жилой.Я использую жгуты, потому что это помогает понять, насколько толстая проволока — это то же самое, что и несколько меньших проволок. Поскольку проводимость увеличивается, это означает, что сопротивление уменьшается (поскольку оно обратно пропорционально проводимости).

  Таблица электропроводности по сечению. Почему кабели одного сечения имеют разный диаметр жил

  Перед покупкой любого провода или кабеля сначала рассчитываете сечение и только потом идете в магазин. Спросите у продавца, чтобы он дал вам хороший кабель, и чтобы его сечение соответствовало ГОСТу, а не какой-то подделки.Правильно?

  Давайте сначала определимся с терминологией.

  Номинальное сечение жилы — это квадратное сечение токопроводящих жил, указанное в маркировке кабельной продукции. То есть это те цифры, которые вы читаете на бирке кабеля или на его изоляции.

  Фактическое сечение жилы — это площадь сечения токопроводящих жил, определяемая замерами. Это когда вы используете штангенциркуль, измеряя диаметр керна, а затем вычисляете его площадь.

  При изготовлении кабелей и проводов заводы должны соблюдать ГОСТ 22483-2012 «Кабели, провода и шнуры токопроводящие». Будем считать, что производители придерживаются этих стандартов. Так что спи лучше.

  В этом документе указано, что токопроводящие проводники должны соответствовать только одному основному параметру — электрическому сопротивлению dC. Есть нормы, которые не должны превышать 1 километр жил при 20 0 С. В таблице ниже приведены эти значения некоторых популярных участков.

  Условное сечение жилы, мм 2	Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жил при 20 0 с, Ом, не более
  	Медные сердечники	Алюминиевый сердечник
  0,75	24,5	—
  1,0	18,1	—
  1,5	12,1	18,1
  2,5	7,41	12,1
  4,0	4,61	7,41
  6,0	3,08	5,11
  10,0	1,83	3,08
  16,0	1,15	1,91
  25,0	0,727	1,2

  Вот номинальное сечение кабеля, этот ГОСТ строго не норм.Там написано:

  «Для каждого конкретного размера жилы устанавливаются требования к максимальному значению электрического сопротивления. Фактическое сечение жилы может отличаться от номинального значения электрического сопротивления в соответствии с требованиями настоящего стандарта».

  Однако есть таблица, в которой указан максимальный диаметр для каждого поперечного сечения. Как видите диаметр уменьшить, а значит, сечение можно.

  Условное сечение жилы, мм 2	Диаметр круглого медного жила, мм, не более
  	Провода класса 1 (однопроводные)	Провода класса 2 (универсальные)
  0,75	1,0	1,2
  1,0	1,2	1,4
  1,3	1,5	1,7
  2,5	1,9	2,2
  4,0	2,4	2,7
  6,0	2,9	3,3
  10,0	3,7	4,2
  16,0	4,6	5,3
  25,0	5,7	6,6

  Так вот почему получается, что фактическое сечение жилы (измеренное вами) может отличаться от номинального (указанного на бирке).В этом по сути нет ничего страшного, если производитель не превысит нормированное значение электрического сопротивления постоянного тока. К сожалению, эту опцию вы не можете проверить в магазине. Конечно, если измеряемое сечение намного меньше номинального, от покупки такого кабеля лучше воздержаться.

  Почему тогда диаметр проводов разный при одинаковом электрическом сопротивлении токопроводящих жил?

  Это во многом зависит от материала и самого производственного процесса.Это мы думаем, что медь она в меди в Африке. На самом деле это не так. Медь бывает разных марок, а производство в прямом эфире имеет другой технологический процесс.

  Различные технологии позволяют выдерживать электрическое сопротивление, но при этом снижают стоимость изготовления кабеля за счет уменьшения фактического сечения и ухудшения очистки меди от различных примесей. Попробуйте дома в каком-нибудь дешевом китайском аппарате проверить провода. Не удивлюсь, если они притянутся к магниту, как я это видел.Медь и алюминий не магнитятся, поэтому там есть дешевые стальные сплавы.

  Как видите уменьшение фактического раздела, прожитого по ГОСТу. Так что все сводится к совести завода-производителя, т.е. делается легально. И мы знаем, что совесть у них чистая и прозрачная, что ее не отбирают. Особенно у китайских производителей.

  Не забывай улыбаться:

  Во время работы гаснет свет.
  — Доктор, мы его теряем! Проигрыш! Все потеряно…
  — Ничего, сейчас электрики свет починят а потом найдем. Далеко не вылетает. Он находится под наркозом. Более того, я уже сделал надрез …

  Предисловие

  Электропроводники — это разные металлы и сплавы, которые позволяют передавать электрический ток от распределительного щита трансформатора в точку конечного назначения, то есть в бытовой прибор.

  Корпус

  
  

  Электропроводники — это разные металлы и сплавы, которые позволяют передавать электрический ток от распределительного щита трансформатора в точку конечного назначения, т.е.е. К отечественному инструменту. Токопроводы используются при производстве электромонтажных и силовых кабелей. Самый распространенный электрический проводник — это медь. Алюминий немного уступает ему по эксплуатационным свойствам электрического проводника.

  Предлагаем вашему вниманию обзорный материал, в котором описаны характеристики проводников электрического тока, применяемых в частном домостроении.

  В бытовых условиях В качестве проводников чаще всего используются алюминий, медь и алюминий.

  Алюминиевый сердечник

  Алюминиевые жилы — это легкий и дешевый материал с высокой электропроводностью. Алюминий хорошо отдает тепло, химически стойкам. Однако у него есть несколько недостатков.

  1. Не обладает достаточной гибкостью. Провода из этого металла применяются только в стационарных установках и там, где нет острых углов кабеля при прокладке кабеля.
  2. Окислен на воздухе. Огнеупорная пленка темного цвета, образующаяся на поверхности алюминия, обладает диэлектрическими свойствами и в местах соприкосновения может серьезно препятствовать протеканию электрического тока.Отсюда перегрев и возможность потери контакта в местах подключения.
  3. Чистый алюминий — прекрасный проводник, но уберечь его от примесей очень сложно. Электропроводность этого металла в полтора раза меньше, чем у меди.

  Кабель с медной жилой

  Медные кабельные жилы имеют более высокие качественные характеристики по сравнению с алюминиевыми. Обладает высокими теплопроводными и проводящими свойствами и не образует оксидной пленки. Медный кабель более гибкий.Если минимальная толщина алюминиевых жил 2,5 мм 2, то из меди можно сделать жилы толщиной 0,3 мм 2. Однако медь имеет и свои недостатки: дороговизна, высокая плотность, как следствие, вес, невозможность прямого подключения. с алюминиевыми жилами. Медь с алюминием образуют гальваническую пару, а возникающие токи разрушают контакт. Чтобы этого избежать, используйте специальные клеммы для подключения.

  Алюммат — механический композит, состоящий из алюминиевого сердечника и медной рубашки, занимающий 10% объема жилы.Этот материал имеет более низкую стоимость. Однако, несмотря на сочетание положительных качественных характеристик меди и алюминия, провод из алюмината по всем показателям уступает проводам из отдельных металлов.

  Номинальное сечение токопроводящей жилы медного кабеля: расчет и выбор

  Номинальное сечение жил в производимых проводах и кабелях варьируется от 0,3 до 800 мм 2. В быту, как правило, используются визиты, в которых сечение жил кабеля колеблется от 0.От 35 до 16 мм 2, редко 25 мм 2. Выбор жилы кабеля зависит от напряжения и силы тока. Чем выше выполняемая нагрузка, тем больше должно быть поперечное сечение. Формула, по которой рассчитывается сечение жилы, сложна, поэтому рекомендуется пользоваться таблицей «Зависимость сечения токопроводящей меди от силы тока». Он предоставляет информацию о наиболее часто используемом поперечном сечении жилой меди. Данные о зависимости между сечением медного проводника и типом нагрузки в сети представлены в таблице «Зависимость сечения токопроводящей жилы от подключенной к ним электрической нагрузки.«

  Табл. Зависимость поперечного сечения жилы от силы тока.

  Сечение токопроводящих жил, мм 2	Напряжение сети
  	сила тока	мощность, кВт	сила тока	мощность, кВт

  Таблица.Зависимость сечения токопроводящих медных жил от подключенной к ним электрической нагрузки.

  Максимальная мощность однофазной нагрузки (при напряжении 220 В), кВт	Текущая сила			Сечение медных жил и кабелей, мм 2
  	нагрузки (допустимые длительные для проводов и кабелей)	автоматическая защита
  		номинальная	лимит
  Группы освещения и сигнализации
  Розетки и электрические полы
  Водонагреватели и кондиционеры
  Электроплиты и шкафы латунные
  Вводные линии питания

  Количество жил в жиле

  Количество жил в сердечнике влияет на гибкость кабеля или провода: чем больше их на единицу сечения, тем гибче проводник.Если проводник должен сохранять форму, например, при установке распределительных щитов применяют одну жилу провода. Есть гибкие жилки и с высокой гибкостью. Последние используются при изготовлении шнуров.

  Изоляция жилого кабеля и его номинальная толщина

  Изоляция жилого кабеля является важнейшей частью жилы, которая придает определенные характеристики кабелям и проводам. В зависимости от утеплителя они могут быть армированными, термостойкими водонепроницаемыми, защищенными от давления и т. Д.Основные задачи изоляции: защита от протечек и поражений электрическим током, механическая и термическая защита кабеля, индикация проводов. Изоляция подразделяется на токопроводящую жилу (CURT) и оболочку, которая закрывает проводник снаружи.

  Основной характеристикой изоляционного материала является электрическая прочность — это величина силы тока, при которой заряд проходит через слой номинальной толщины жилы изоляции в 1 мм. Изоляция жила Все кабели, используемые в быту, обладают высокой электрической прочностью.Обрыв в нем только при механическом повреждении или длительной эксплуатации провода.

  Сопротивление нагреванию определяет способность изоляции выдерживать воздействие высоких температур. Чем выше показатель, тем большую температуру нагрева может выдержать утеплитель, не потеряв своих свойств.

  К характеристикам утеплителя также относятся морозостойкость и механическая прочность. Чем прочнее и устойчивее к разрыву и изгибу материал изолятора, тем лучше. Термин «прессование» связан с понятием механической прочности.При изготовлении кабелей или проводов, когда внешняя оболочка надевается на изоляцию CPA, они прессуются, приобретая плотность и структуру (плоскую или круглую). Покупая кондуктор, убедитесь, что он прижимается с должной тщательностью.

  Номинальная толщина изоляции жилы кабеля зависит от материала, который используется при намотке. Среди наиболее распространенных изоляционных материалов можно выделить следующие.

  Поливинилхлорид (ПВХ) — Самый распространенный изоляционный материал.Представляет собой мягкий и эластичный полимер белого цвета, обладает высокой устойчивостью к кислотам и щелочам, практически не горюч. К недостаткам ПВХ относится низкая морозостойкость (до -20 ° С), хотя в последнее время в хладо- и хладостойких модификациях. Кроме того, при нагревании материал выделяет диоксины (вредные вещества с едким запахом) и хлориды. Последний, попадая в процессе дыхания на слизистую оболочку, способен соединяться с водой и образовывать агрессивную соляную кислоту.

  Резина — Отличный изолятор, изготовленный из искусственного или натурального каучука.Придает кабелю повышенную гибкость и морозостойкость.

  Полиэтилен — Изолятор, очень устойчивый к агрессивным веществам и низким температурам.

  Силиконовый каучук — эластичный термостойкий изолятор, который при горении образует диэлектрическую защитную пленку.

  Уплотненная бумага Обладает отличными токоизоляционными свойствами, но, к сожалению, хорошо горит и требует дополнительных материалов для теплоизоляции.

  Carbitus — термостойкий, но хрупкий пластичный материал.Он служит для производства колодок розеток и корпусов кабельных наконечников.

  Металлическая фольга Образует экран, отражающий посторонние электромагнитные сигналы, и служит для выравнивания внутреннего электрического поля. Такую изоляцию, как правило, имеют информационные кабели.

  Металл . Используется для защиты от механических воздействий в силовых кабелях высокого напряжения, проложенных в земле. Так называемые бронированные кабели. Поверх брони и под ней накладываются защитные подушки, защищающие саму броню от внешнего воздействия и нижележащую изоляцию от удара металла брони соответственно.

  Чтобы, глядя на кабель с обоих концов, мне не пришлось гадать, где что живет, все КПК заключают в изоляционную оболочку разных цветов. Эта маркировка несет дополнительную информационную нагрузку. Обычно в трехжильном кабеле используются следующие цвета: белый (фаза), красный (ноль) и желто-зеленый (земля). Желто-зеленый цвет для заземления считается стабильным цветом привязки, в остальном можно использовать любую гамму по желанию монтажной цепи. Главное, запомнить, какой цвет обозначает.

  Таблица зависимости мощности от участка провода разработана специально для начинающих в вопросах электротехники. В целом выбор сечения провода зависит не только от мощности подключаемых нагрузок, но и от массы других параметров.

  В одной из главных книжек любого электрика — Пуэ, правильный выбор Сечениям проводов посвящен целый абзац. И именно на его основе написана наша инструкция, которая должна помочь вам в нелегкой задаче выбора сечения проводов.

  Как выбрать сечение провода

  Почему нельзя использовать таблицы мощности

  Прежде всего, вы должны знать, что никакая таблица зависимости сечения провода от мощности не может противоречить ПУЭ. Ведь именно на основе этого документа не только профессионалы, но и конструкторские бюро.

  Следовательно, все те таблицы и видеоролики, которые вы можете найти в Интернете, предлагающие выбор именно по мощности, являются своего рода усредненным вариантом.

  Итак:

  • Практически любая таблица сечений проводов по мощности предлагает выбрать провод исходя из активной мощности устройства или приборов.Но те, кто хорошо учился в школе, должны помнить, что активная мощность — это всего лишь составляющая полной мощности, которая также содержит реактивную мощность.
  • Эти компоненты различаются по COSα. Для большинства электрических устройств этот показатель очень близок к единице, но для таких устройств, как трансформаторы, стабилизаторы, различное микропроцессорное оборудование и тому подобное, он может достигать 0,7 и менее.
  • Но любая таблица сечения провода по мощности не точна не только из-за того, что не учитывает полную мощность.Есть и другие важные факторы. Так, согласно ПУЭ подбор проводов напряжением до 1000В должен осуществляться только путем нагрева. Согласно п.1.4.2 Пуэ, выбор тока короткого замыкания для таких проводов не является обязательным.
  • При выборе сечения нагревательного провода необходимо учитывать следующие параметры: номинальный ток, протекающий по проводу, вид провода одно-, двух- или четырехуровневый, способ прокладки провода, температура окружающей среды. количество проводов, проложенных в балке, материал изоляции провода и, конечно же, материал провода.Ни одна грузоподъемность проводов не способна совместить такое количество параметров.

  Выбор сечения номинального тока

  Конечно, объединить все эти параметры в одной таблице сложно, и нужно как-то выбирать. Поэтому для того, чтобы самостоятельно выбрать руки и голову, предлагаем вам в сокращенном варианте основные аспекты выбора.

  Мы отбросили все параметры выбора секций для высоковольтных кабелей, малоиспользуемых проводов и оставили самое главное.

  Итак:

  • Поскольку PUE используется в таблице разделения тока для тока, то нам нужно знать, какой ток будет течь в проводе при определенных значениях мощности. Это можно сделать по формуле I = P / U × COSα, где i — наш номинальный ток, P — активная мощность, COSα — общий коэффициент мощности и U — номинальное напряжение нашей электросети (для одного -фазная сеть 220В для однофазной сети трехфазная сеть равна 380В).
  • Есть вопрос законодателя, где взять показания COSα? Обычно он указывается на всех электроприборах или может отображаться, если указана полная и активная мощность.Если расчет ведется для нескольких электроприборов, то обычно принимается среднее значение или рассчитывается номинальный ток для каждого из них.

  Примечание! Если вы не знакомы с COSα для некоторых устройств, то для них он может быть принят с равной единицей. Это, конечно, скажется на конечном результате, но дополнительный запас прочности для нашего постинга не помешает.

  • Зная нагрузки для каждой из планируемых групп нашей электросети, таблица зависимости сечения провода от тока в ПУЭ может нами использоваться.Только для правильного использования следует останавливать в некоторых точках.
  • В первую очередь следует определиться с проводом, который мы планируем использовать. Скорее надо определиться с количеством прожитых. Кроме того, следует определиться со способом прокладки провода. Ведь при открытом способе прокладки проводов Интенсивность теплоотвода значительно выше, чем при прокладке в трубах или гофре. Это учтено в таблицах PUE.

  Примечание! При выборе количества проводов в расчет не принимаются нулевые и защитные жилы.

  • Кроме того, таблица испытаний по току поможет определиться с выбором материала для проводки. Ведь по полученным результатам вы сможете оценить, какой материал вам лучше принять.

  Примечание! Создавая последовательность сечения провода, всегда выбирайте ближайшие наиболее важные сечения. Кроме того, если вы собираетесь монтировать новую проводку к старой, то учитывайте, что согласно п.3.239 СНиП 3.05.06 — 85 старые клеммные колодки не позволят проводить провод сечением более 4 мм2. .

  Дополнительные аспекты выбора сечения провода

  Но когда учесть зависимость тока от сечения провода, нельзя забывать об условиях, в которых провод прокладывается. Поэтому, если у вас есть место для неблагоприятных условий нагрева проволоки, стоит обратить внимание на дополнительные моменты.

  • В первую очередь, это температура окружающей среды. Если он отличается от среднего + 15 ° C, исходя из которого производится расчет в таблицах PUE, следует внести поправочные коэффициенты.Сводную таблицу этих коэффициентов можно найти ниже.
  • Также таблица нагрузок и участок провода п. 1.3.10 ПУЭ требует введения поправочных коэффициентов при совместной прокладке нагруженных проводов в трубах, лотках или просто балках. Так, для 5-6 проводов, проложенных вместе, этот коэффициент равен 0,68. Для 7-9 это будет 0,63, а для большего — 0,6.

  Выход

  Надеемся, наш латунный стол нагрузки и алюминиевые провода помогут Вам определиться с выбором. А предлагаемая нами методика позволит сделать правильный выбор даже не профессионалу.

  главная »Электрик» Таблица проводимости по сечению. Почему кабели одного сечения имеют разный диаметр жил

  Механика материалов: изгиб — нормальное напряжение »Механика тонких конструкций

  ---

  Моменты области

  Чтобы рассчитать напряжение (и, следовательно, деформацию), вызванное изгибом, нам нужно понять, где находится нейтральная ось балки и как рассчитать второй момент площади для данного поперечного сечения.

  Начнем с представления произвольного поперечного сечения — чего-то не круглого, не прямоугольного и т. Д.

  На изображении выше произвольная форма имеет область, обозначенную A . Мы можем посмотреть на небольшую дифференциальную область dA , которая существует на некотором расстоянии x и y от начала координат. Мы можем посмотреть на первый момент площади в каждом направлении по следующей формуле:

  Первый момент площади — это интеграл длины по площади — это означает, что единицы длины будут кубическими [L ³ ].Это важно, потому что помогает нам определить центр тяжести объекта. Центроид определяется как «среднее положение области x (или y )». Математически это утверждение выглядит так:

  Крайняя правая часть приведенных выше уравнений будет очень полезна в этом курсе — она ​​позволяет нам разбить сложную форму на простые формы с известными площадями и известными положениями центроидов. В большинстве инженерных сооружений есть как минимум одна ось симметрии — и это позволяет нам значительно упростить поиск центроида. Центроид должен располагаться на оси симметрии . Например:

  Для поперечного сечения слева мы знаем, что центроид должен лежать на оси симметрии, поэтому нам нужно только найти центроид по оси y . Поперечное сечение справа еще проще — поскольку центр тяжести должен совпадать с осями симметрии, он должен находиться в центре объекта.

  Теперь, когда мы знаем, как найти центроид, мы можем обратить внимание на второй момент площади.Как вы могли вспомнить из предыдущего раздела, посвященного кручению, это определяется как:

  И, наконец, иногда нам нужно определить второй момент площади относительно произвольной оси x или y — такой, которая не соответствует центроиду. В этом случае мы можем использовать теорему о параллельных осях для его вычисления. В этом случае мы используем второй момент площади относительно центроида плюс член, который включает расстояния между двумя осями.

  Это уравнение называется теоремой о параллельной оси .Это будет очень полезно на протяжении всего курса. Как описано во вводном видео к этому разделу, вычислить второй момент площади для простой формы может быть несложно. Для более сложных форм нам нужно вычислить I , вычислив отдельные I для каждой простой формы и комбинируя их вместе с помощью теоремы о параллельных осях.

  Диаграммы сдвига и момента

  Поперечная нагрузка относится к силам, перпендикулярным длинной оси конструкции.Эти поперечные нагрузки будут вызывать изгибающий момент M , который вызывает нормальное напряжение , и силу сдвига V , которая вызывает напряжение сдвига . Эти силы могут изменяться и будут меняться по длине балки, и мы будем использовать диаграммы сдвига и момента (V-M-диаграмма) , чтобы извлечь наиболее подходящие значения. Построение этих диаграмм должно быть вам знакомо по статике , но мы рассмотрим их здесь. При исследовании поперечно нагруженной балки необходимо учитывать два важных момента:

  1. Как нагружается балка?
  • точечная нагрузка, распределенная нагрузка (равномерная или переменная), сочетание нагрузок…
  1. Как поддерживается балка?
  • просто поддерживаемые, консольные, нависающие, статически неопределимые…

  Знание нагрузок и опор позволит вам нарисовать качественную диаграмму V-M , а затем статический анализ свободного тела поможет вам определить количественное описание кривых.Давайте начнем с того, что вспомним наши правила знаков .

  Эти правила знаков должны быть вам знакомы. Если сдвиг вызывает вращение против часовой стрелки, он положительный. Если момент изгибает балку таким образом, что он изгибается в «улыбку» или U-образную форму, это положительно. Лучший способ вспомнить эти диаграммы — это проработать пример. Начните с этой консольной балки — отсюда вы можете переходить к более сложным нагрузкам.

  Нормальное напряжение при изгибе

  Во многом изгиб и кручение очень похожи.Изгиб получается парой или изгибающим моментом M , который применяется. Как и при кручении, при чистом изгибе в материале существует ось, на которой напряжение и деформация равны нулю. Это называется нейтральной осью . И, как и при кручении, напряжение перестает быть равномерным по поперечному сечению конструкции — оно меняется. Давайте начнем с рассмотрения того, как ось z изгибает конструкцию. В данном случае мы не будем ограничиваться круговыми сечениями — на рисунке ниже мы будем рассматривать призматическое сечение.

  Прежде чем мы углубимся в математику, лежащую в основе изгиба, давайте попробуем разобраться в этом концептуально. Возможно, лучший способ увидеть, что происходит, — это наложить изогнутую балку поверх исходной прямой балки.

  Теперь вы можете заметить, что нижняя поверхность балки стала длиннее, а нижняя поверхность балки стала короче. Кроме того, по центру балки длина вообще не изменилась — соответствует нейтральной оси. Чтобы повторить это на языке этого класса, мы можем сказать, что нижняя поверхность находится под напряжением, а верхняя поверхность находится под давлением.Что-то более тонкое, но все же можно наблюдать из наложенного выше изображения, это то, что смещение луча изменяется линейно сверху вниз, проходя через ноль на нейтральной оси. Помните, это именно то, что мы видели и с кручением — напряжение линейно изменялось от центра к центру. Мы можем посмотреть на это распределение напряжений в поперечном сечении балки более подробно:

  Теперь мы можем найти математическую связь между приложенным моментом и напряжением в балке.Мы уже упоминали, что балка линейно деформируется от одного края к другому — это означает, что деформация в направлении x увеличивается линейно с расстоянием по оси y- (или по толщине балки). Таким образом, деформация будет максимальной при растяжении при y = -c (поскольку y = 0 находится на нейтральной оси, в данном случае в центре балки), и будет максимальной при сжатии при y = c. . Мы можем записать это математически так:

  Теперь это говорит нам кое-что о деформации, что мы можем сказать о максимальных значениях напряжения? Что ж, давайте начнем с умножения обеих частей уравнения на E , модуль упругости Юнга.Теперь наше уравнение выглядит так:

  Используя закон Гука, мы можем связать эти величины со скобками под ними с напряжением в направлении x и максимальным напряжением. Это дает нам это уравнение для напряжения в направлении x- :

  Наш последний шаг в этом процессе — понять, как изгибающий момент соотносится с напряжением. Для этого напомним, что момент — это сила, умноженная на расстояние. Если мы можем представить себе, что смотрим только на очень маленький элемент в балке, дифференциальный элемент, то мы можем математически записать это как:

  Поскольку в нашем уравнении есть дифференциалы, мы можем определить момент M , действующий по площади поперечного сечения балки, интегрировав обе части уравнения.И, если мы вспомним наше определение напряжения как силы, приходящейся на площадь, мы можем написать:

  Последний член в последнем уравнении — интеграл по квадрату y — представляет второй момент площади относительно оси z (из-за того, как мы определили наши координаты). В декартовых координатах этот второй момент площади обозначается I (помните, в цилиндрических координатах он обозначался J ). Теперь мы можем, наконец, записать наше уравнение для максимального напряжения и, следовательно, напряжения в любой точке оси y , как:

  Важно отметить, что индексы в этом уравнении и направление вдоль поперечного сечения (здесь оно измеряется вдоль и ) все будут меняться в зависимости от характера проблемы, т.е.е. направление момента — вокруг какой оси изгибается балка? Мы основали наши обозначения на показе изогнутой балки на первом изображении этого урока.

  Помните, в начале раздела я упоминал, что изгиб и кручение на самом деле очень похожи? На самом деле мы очень явно видим это в последнем уравнении. В обоих случаях напряжение (нормальное для изгиба и сдвиг для кручения) равно пара / момент ( M для изгиба и T для кручения), умноженному на положение вдоль поперечного сечения. , , потому что напряжение неравномерно по поперечному сечению (с декартовыми координатами для изгиба и цилиндрическими координатами для кручения), все деленное на второй момент площади поперечного сечения.

  Сводка

  В этом уроке мы узнали о моментах на диаграмме и на диаграммах момента сдвига . Из первого момента площади поперечного сечения мы можем вычислить центроид . Мы узнали, как вычислить второй момент площади в декартовых и полярных координатах, и мы узнали, как теорема о параллельной оси позволяет нам вычислить второй момент площади относительно центроида объекта — это полезно для разделения сложного поперечного сечения на несколько простых форм и объединение их вместе.Мы пересмотрели концепцию диаграмм сдвига и момента из статики. Эти диаграммы будут важны для определения максимальной силы сдвига и изгибающего момента вдоль сложно нагруженной балки, что, в свою очередь, потребуется для расчета напряжений и прогнозирования разрушения. Наконец, мы узнали о нормальном напряжении при изгибе балки. И напряжение, и деформация меняются вдоль поперечного сечения балки, при этом одна поверхность находится в состоянии растяжения, а другая — в состоянии сжатия. Плоскость, проходящая через центроид, образует нейтральную ось — вдоль нейтральной оси нет напряжения или деформации.Напряжение является функцией приложенного момента и второго момента площади относительно оси, вокруг которой находится момент.

  Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта № 1454153. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда. Научный фонд.

  Механика материалов: кручение »Механика тонких конструкций

  ---

  Деформация при кручении

  Крутящий момент — это момент, который скручивает конструкцию.В отличие от осевых нагрузок, которые создают равномерное или среднее напряжение по поперечному сечению объекта, крутящий момент создает распределение напряжения по поперечному сечению. Для простоты мы сосредоточимся на структурах с круглым поперечным сечением, часто называемых стержнями или валами. Когда к конструкции приложен крутящий момент, она будет закручиваться по длинной оси стержня, а ее поперечное сечение остается круглым.

  Чтобы представить себе, о чем я говорю, представьте, что поперечное сечение стержня представляет собой часы с часовой стрелкой.Когда крутящий момент не применяется, часовая стрелка находится в положении «12 часов». Когда к стержню прилагается крутящий момент, он будет вращаться, и часовая стрелка повернется по часовой стрелке в новое положение (скажем, на 2 часа). Угол между 2 часами и 12 часами называется углом поворота и обычно обозначается греческим символом phi . Этот угол позволяет определить деформацию сдвига в любой точке поперечного сечения.

  Прежде чем мы углубимся в детали этого уравнения, важно отметить, что, поскольку мы обсуждаем только круглые сечения , мы переключились с декартовых координат на цилиндрические.Отсюда и возник греческий символ rho — он обозначает расстояние по поперечному сечению, где rho = 0 в центре и rho = c на внешнем крае стержня.

  Мы можем сразу узнать несколько вещей из этого уравнения. Первое может быть очевидным: чем больше угол скручивания, тем больше деформация сдвига (как и раньше, обозначается греческим символом gamma ). Во-вторых, и в этом большая разница между осевыми нагруженными конструкциями и нагруженными крутящим моментом, деформация сдвига неоднородна по поперечному сечению.Он равен нулю в центре скрученного стержня и имеет максимальное значение на краю стержня. Наконец, чем длиннее стержень, тем меньше деформация сдвига.

  Пока что мы сосредоточили наше внимание на смещениях и деформациях. Чтобы обсудить напряжение внутри скрученного стержня, нам нужно знать, как связаны крутящий момент , и напряжение . Поскольку скручивание вызывает деформацию сдвига, мы ожидаем, что крутящий момент будет прикладывать напряжение сдвига . Взаимосвязь между крутящим моментом и напряжением сдвига подробно описана в разделе 5.2 вашего учебника, и получается следующее соотношение:

  В этом уравнении J обозначает второй полярный момент площади поперечного сечения. Иногда это называют «вторым моментом инерции», но поскольку это уже имеет хорошо установленное значение в отношении динамического движения объектов, давайте не будем здесь путать вещи. Мы обсудим моменты площади более подробно позже, но они принимают очень простую форму для круглых поперечных сечений:

  (Примечание: это одно и то же уравнение — твердые стержни имеют внутренний радиус c _i = 0).

  Теперь у нас есть уравнения для нашей деформации сдвига и напряжения сдвига, все, что осталось сделать, это использовать закон Гука для сдвига, чтобы увидеть, как они связаны. Закон Гука позволяет нам записать красивое уравнение для угла скручивания — очень удобную вещь для измерения в лаборатории или в полевых условиях.

  И, как мы видели для осевых смещений , мы можем использовать суперпозицию и для наших деформаций сдвига :

  Это окончательное уравнение позволяет разделить крутящие моменты, приложенные к разным частям одной и той же конструкции.Давайте решим проблему и посмотрим, понимаем ли мы, что происходит с крутильными деформациями.

  Трансмиссия

  Одним из наиболее распространенных примеров кручения в инженерном проектировании является мощность, генерируемая трансмиссионными валами. Мы можем быстро понять, как скручивание генерирует мощность, просто выполнив простой анализ размеров. Мощность измеряется в единицах: Вт [Вт] , а 1 Вт = 1 Н · м · с ^-1 . В начале этого раздела мы отметили, что крутящий момент представляет собой крутящую пару, что означает, что он имеет единицы силы, умноженные на расстояние, или [Н · м].Итак, при осмотре, чтобы генерировать мощность с крутящим моментом, нам нужно что-то, что происходит с заданной частотой f , поскольку частота имеет единицы Герц [Гц] или [s ^-1 ]. Таким образом, мощность на оборот (2 * пи) круглого стержня равна приложенному крутящему моменту, умноженному на частоту вращения, или:

  В крайней правой части уравнения мы использовали соотношение, согласно которому угловая скорость, обозначаемая греческой буквой omega , равна частоте, умноженной на 2pi.

  Статически неопределимые задачи

  Одно уравнение, два неизвестных… мы шли по этому пути, прежде чем понадобилось что-то еще. Хотя типы нагрузки и деформации различаются, к статически неопределенным задачам , связанным с кручением стержней, подходят точно так же, как и с осевыми нагруженными конструкциями. Начнем со схемы свободного тела скрученного стержня. Возьмем, например, стержень на рисунке ниже, застрявший между двумя стенами.

  Сразу после осмотра вы должны заметить, что стержень прикреплен к двум стенкам, тогда как для статического равновесия требуется только одна. Больше опор, чем необходимо: статически неопределимых . Статическая неопределенность означает: нарисуйте диаграмму свободного тела, просуммируйте силы в направлении x- , и вы получите одно уравнение с двумя неизвестными силами реакции. Итак, нам нужно учитывать наши деформации — для кручения это означает, что давайте обратимся к нашему уравнению, которое описывает суперпозицию углов закручивания.Для этого уравнения следует отметить, что половина стержня сплошная, а другая половина — полая, что влияет на то, как мы вычисляем Дж для каждой половины. Самое главное, мы должны спросить себя: «Что мы знаем о деформации?» Итак, поскольку стержень прилипает к стене краем, скручивание в точках A и B должно быть равно нулю (точно так же, как смещение в последнем разделе). Посмотрите, сможете ли вы решить остальную проблему самостоятельно: каков крутящий момент в каждой половине стержня?

  (ответ: Т _a = 51.7 фунт фут & T _b = 38,3 фунт фут).

  Сводка

  В этом уроке мы узнали о крутящем моменте и торсионном . Этот другой тип нагрузки создает неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению стержня — от нуля в центре до максимального значения на краю. На основе этого анализа мы можем установить взаимосвязь между углом скручивания в любой точке вдоль стержня и деформацией сдвига внутри всего стержня.Используя закон Гука, мы можем связать эту деформацию с напряжением внутри стержня. Мы также использовали метод анализа размеров для определения мощности, генерируемой трансмиссионным валом (т. Е. Стержнем), который вращается с заданной частотой под приложенным крутящим моментом. Наконец, мы показали, что проблемы кручения также часто являются статически неопределенными , и даже несмотря на то, что нагрузка и деформация различаются, метод, который мы установили в последнем разделе для решения задач с осевой нагрузкой, является тем же методом для решения задач с крутящим моментом.

  Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта № 1454153. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда. Научный фонд.

  Практическое руководство по выбору кабеля

  % PDF-1.4
  %
  1 0 obj> поток
  application / pdfA Практическое руководство по выбору кабеля

• Замечания по применению
• Texas Instruments, Incorporated [SNLA164,0]

iText 2.1.7, автор 1T3XTSNLA1642011-12-08T04: 24: 47.000Z2011-12-08T04: 24: 47.000Z

конечный поток
эндобдж
2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Contents [7 0 R 8 0 R 9 0 R 10 0 R] / Type / Страница / Родитель 11 0 R >>
эндобдж
3 0 obj> поток

Удельное сопротивление | Физика проводников и изоляторов

Расчет сопротивления проводов

Номинальная допустимая нагрузка проводника — это грубая оценка сопротивления, основанная на потенциальной опасности возникновения пожара по току.Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, вызванное сопротивлением проводов в цепи, вызывает другие проблемы, кроме предотвращения возгорания. Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела. В этом случае падение напряжения из-за сопротивления проводов может вызвать технические проблемы, будучи в пределах безопасных (пожарных) пределов допустимой нагрузки:

Если нагрузка в указанной выше цепи не выдерживает напряжения ниже 220 В при напряжении источника 230 В, то нам лучше убедиться, что проводка не упадет более чем на 10 вольт по пути.Если подсчитать как питающие, так и обратные проводники этой цепи, это оставляет максимально допустимое падение в 5 вольт по длине каждого провода. Используя закон Ома (R = E / I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:

Мы знаем, что длина каждого куска провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для конкретного размера и длины провода? Для этого нам понадобится другая формула:

Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), которая похожа на строчную букву «p»), его длиной («l») и поперечным сечением. площадь сечения («А»).Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается по мере увеличения длины (аналогия: труднее протолкнуть жидкость через длинную трубу, чем через короткую) и уменьшается по мере увеличения площади поперечного сечения ( аналогия: жидкость легче течет по толстой трубе, чем по тонкой). Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.

Удельное сопротивление нескольких проводящих материалов можно найти в следующей таблице.Внизу таблицы мы находим медь, уступающую только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):

Удельное сопротивление при 20 градусах Цельсия

Материал	Элемент / Сплав	(Ом-смил / фут)	(мкОм-см)
нихром	Сплав	675	112,2
Нихром В	Сплав	650	108,1
Манганин	Сплав	290	48.21
Константан	Сплав	272,97	45,38
Сталь *	Сплав	100	16,62
Платина	Элемент	63,16	10,5
Утюг	Элемент	57,81	9,61
Никель	Элемент	41,69	6,93
цинк	Элемент	35.49	5,90
молибден	Элемент	32,12	5,34
Вольфрам	Элемент	31,76	5,28
Алюминий	Элемент	15,94	2,650
Золото	Элемент	13,32	2,214
Медь	Элемент	10,09	1.678
Серебро	Элемент	9,546	1,587

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%

Обратите внимание, что значения удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странной единице «Ом-см-мил / фут» (Ом-см-мил / фут). Эта единица измерения указывает, какие единицы мы ожидаем использовать в формуле сопротивления ( R = ρl / A). В этом случае эти значения удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круглых милах.

Метрической единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), с 1,66243 x 10 _-9 Ом-метров на Ом-см-мил / фут (1,66243 x 10 _{). -7} Ом-см на Ом-см-дюйм). В столбце таблицы Ом-см цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9,61 мкОм-см, что может быть представлено как 9,61 x 10 _-6 Ом-см.

При использовании единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр в формуле R = ρl / A длина должна быть в метрах, а площадь — в квадратных метрах.При использовании единицы Ω-сантиметр (Ω-см) в той же формуле длина должна быть в сантиметрах, а площадь — в квадратных сантиметрах.

Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-см / фут, Ом-м или Ом-см). Однако можно предпочесть использовать Ом-см-мил / фут при работе с круглым проводом, площадь поперечного сечения которого уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шиной нестандартной формы или изготовленной по индивидуальному заказу шиной, вырезанной из металлического материала, когда известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими могут быть единицы измерения удельного сопротивления в Ом-метр или Ом-см.

Решение

Возвращаясь к нашей примерной схеме, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на длине 2300 футов. Предполагая, что мы собираемся использовать медный провод (самый распространенный тип производимого электрического провода), мы можем настроить нашу формулу следующим образом:

Алгебраически решая относительно A, мы получаем значение 116 035 круговых милов. Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошных проводов, мы обнаруживаем, что провод «двойной длины» (2/0) с длиной 133 100 см является достаточным, тогда как следующий меньший размер, «одинарный провод» (1/0) с длиной 105 500 см слишком мал. .Имейте в виду, что ток в нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимой токовой нагрузки для медного провода на открытом воздухе, достаточно было бы провода калибра 14 (если речь идет о , а не , вызывающем пожар). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14-го калибра был бы совершенно неприемлемым.

Ради интереса, давайте посмотрим, как провод 14 калибра повлияет на характеристики нашей силовой цепи. Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что проволока калибра 14 имеет площадь поперечного сечения 4 107 круглых милов.Если мы по-прежнему используем медь в качестве материала для проволоки (хороший выбор, если только мы не действительно богаты и можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), То наше удельное сопротивление все равно будет 10,09 Ом-см-мил / фут. :

Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода калибра 14, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый кусок провода в цепи имеет сопротивление 5,651 Ом:

Полное сопротивление проводов нашей схемы равно 2 умноженным на 5.651 или 11,301 Ом. К сожалению, это сопротивление на слишком большое, чтобы обеспечить ток 25 ампер при напряжении источника 230 вольт. Даже если бы сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как видите, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.

Давайте рассмотрим пример проблемы сопротивления для отрезка сборной шины, изготовленной по индивидуальному заказу.Предположим, у нас есть кусок сплошного алюминиевого стержня шириной 4 см, высотой 3 см и длиной 125 см, и мы хотим рассчитать сквозное сопротивление по длине (125 см). Во-первых, нам нужно определить площадь поперечного сечения стержня:

Нам также необходимо знать удельное сопротивление алюминия в единицах измерения, соответствующих данному применению (Ом-см). Из нашей таблицы удельных сопротивлений мы видим, что это 2,65 x 10 _-6 Ом-см. Установив нашу формулу R = ρl / A, мы имеем:

Как видите, из-за большой толщины шины обеспечивает очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большим удельным сопротивлением.

Процедура определения сопротивления шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как должны.

ОБЗОР:

• Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения, при прочих равных условиях.
• Удельное сопротивление («ρ») — это свойство любого проводящего материала, показатель, используемый для определения сквозного сопротивления проводника данной длины и площади в этой формуле: R = ρl / A
• Удельное сопротивление материалов указывается в единицах Ом-смил / фут или Ом-метр (метрическая система).