Площадь сечения проводов. Формулы и таблицы
Расчет сечения провода
Строго говоря, понятие «толщина» для провода используется в разговорной речи, а более научные термины — диаметр и площадь сечения. На практике толщину провода всегда характеризуют площадью сечения.Рассчитать сечение провода на практике можно очень просто. Зная диаметр (например, измерив его штангенциркулем), можно легко вычислить площадь сечения по формуле
S = π (D/2)2, где
- S — площадь сечения провода, мм2
- π — 3,14
- D — диаметр токопроводящей жилы провода, мм. Его можно измерить, например, штангенциркулем.
Поправка. Откровенно говоря, 0,8 — округленный коэффициент. Более точная формула: π (1/2)2 = π / 4 = 0,785. Спасибо внимательным читателям
Рассмотрим только медный провод, поскольку в 90% в электропроводке и электромонтаже применяется именно он. Преимущества медных проводов перед алюминиевыми — удобство в монтаже, долговечность, меньшая толщина (при том же токе). Но с ростом диаметра (площади сечения) высокая цена медного провода съедает все его преимущества, поэтому алюминий в основном применяют там, где ток превышает значение 50 Ампер. В данном случае используют кабель с алюминиевой жилой 10 мм2 и толще.
Площадь сечения проводов измеряется в квадратных миллиметрах. Самые распространенные на практике (в бытовой
электрике) площади сечения: 0,75, 1,5, 2,5, 4 мм2
Есть и другая единица измерения площади сечения (толщины) провода, применяемая в основном в США, — система AWG. На Самэлектрике есть таблица сечений проводов по системе AWG и перевод из AWG в мм2.
По поводу подбора проводов — я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного. Там самый большой выбор, какой я встречал. Ещё хорошо, что всё подробно описывается — состав, применения, и т.д.
Рекомендую почитать также мою статью про выбор сечения провода для постоянного тока там много теоретических выкладок и рассуждений о падении напряжения, сопротивлении проводов для разных сечений, и какое сечение выбрать оптимальнее для разных допустимых падений напряжения.
И ещё статья — Падение напряжения на трехфазных кабельных линиях большой длины. приведен реальный пример объекта, приводятся формулы и рекомендации, как уменьшить потери. Потери на проводе прямо пропорциональны току и длине. И обратно пропорциональны сопротивлению.
При выборе площади сечения проводов следует руководствоваться тремя основными принципами.
- Площадь сечения провода (иначе говоря, его толщина) должна быть достаточной для прохождения через него электрического тока. Достаточной — это означает, что при прохождении максимально возможного в данном случае тока нагрев провода будет допустимым (как правило, не более 60 0С)
- Сечение провода должно быть достаточным, чтобы падение напряжения на нём не превышало допустимое значение. Это особенно актуально для длинных кабельных линий (десятки и сотни метров) и больших токов.
- Толщина провода и его защитная изоляция должна обеспечивать его механическую прочность, а значит надежность.
Например, для питания люстры в гостиной используются лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А). Вроде бы, вполне достаточно проводов с площадью сечения 0,5 мм2? Но какой электрик в здравом уме будет закладывать такой провод в потолочную плиту? В данном случае как правило применяют 1,5 мм2.
На самом деле, выбор толщины провода зависит от одного параметра — максимальной рабочей температуры. При превышении этой температуры провод и изоляция на нём начнут плавиться и разрушаться. Иначе говоря, максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только максимальной его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.
Ниже дана общеизвестная таблица сечения проводов для подбора площади сечения медных проводов в зависимости от тока. Исходные данные — площадь сечения проводника.
Максимальный ток для разной толщины медных проводов
Таблица 1| Сечение токо-проводящей жилы, мм2 | Ток, А, для проводов, проложенных | ||
| открыто | в одной трубе | ||
| одного двух жильного | одного трех жильного | ||
| 0,5 | 11 | — | — |
| 0,75 | 15 | — | — |
| 1 | 17 | 15 | 14 |
| 1,2 | 20 | 16 | 14,5 |
| 1,5 | 23 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 23 | 19 |
| 2,5 | 30 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 48 | 43 |
| 10 | 80 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 295 | 250 |
Эта таблица показывает, при каких токах и в каких условиях можно эксплуатировать провод данного сечения.
В таблице одножильный провод — означает, что рядом (на расстоянии менее 5 диаметров провода) не проходит больше никаких проводов. Двужильный провод — два провода рядом, как правило, в одной общей изоляции. Это более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток меньше. И чем больше проводов в кабеле или пучке, тем меньше должен быть максимальный ток для каждого проводника из-за возможного взаимного нагрева.Животрепещущий пример из практики — если на розетке написано «Max.16A», то можно для этой одной розеткипроложить провод сечением 1,5мм2. Но обязательно защитить розетку автоматическим выключателем на ток не более 16А, а лучше — 13, или даже 10А. На эту тему можно почитать мою статью Про замену и выбор защитного автомата.
Эту таблицу я считаю не совсем удобной для практики. Ведь чаще всего исходный параметр — это мощность потребителя электроэнергии, а не ток, и исходя из этого нужно выбирать провод.
Предлагаю вам вторую таблицу, в которой исходные параметры — потребляемый ток и мощность, а искомые величины — сечение провода и ток отключения защитного автоматического выключателя.Как найти ток, зная мощность? Нужно мощность Р (Вт) поделить на напряжение (В), и получим ток (А):
I = P/U
Как найти мощность, зная ток? Нужно ток (А) умножить на напряжение (В), получим мощность (Вт):
P = I U
Эти формулы — для случая активной нагрузки (потребители в жилах помещениях, типа лампочек и утюгов). Для реактивной нагрузки обычно используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (в промышленности, где работают мощные трансформаторы и электродвигатели).
Выбор толщины провода и автоматического выключателя, исходя из потребляемой мощности и тока
Ниже — таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока. А в правом столбце — выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.Таблица 2
|
Макс. мощность, кВт |
Макс. ток нагрузки, А |
Сечение провода, мм2 |
Ток автомата, А |
| 1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
| 3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
| 4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
| 5 | 22.7 | 4 | 25 |
| 6 | 27.3 | 4 | 32 |
| 7 | 31.8 | 4 | 32 |
| 8 | 36.4 | 6 | 40 |
| 9 | 40.9 | 6 | 50 |
| 10 | 45.5 | 10 | 50 |
| 11 | 50.0 | 10 | 50 |
| 12 | 54.5 | 16 | 63 |
| 13 | 59.1 | 16 | 63 |
| 14 | 63.6 | 16 | 80 |
| 15 | 68.2 | 25 | 80 |
| 16 | 72.7 | 25 | 80 |
| 17 | 77.3 | 25 | 80 |
Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата — поменьше.
Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току, либо сечение провода по мощности.
А также — выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.
В этой таблице данные приведены для следующего случая.
- Одна фаза, напряжение 220 В
- Температура окружающей среды +30 0С
- Прокладка в воздухе или коробе (в закрытом пространстве)
- Провод трехжильный, в общей изоляции (кабель)
- Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
- Достижение потребителем максимальной мощности — крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.
Если температура окружающей среды будет на 20 0С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.
Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например
- возможное в будущем увеличение нагрузки
- большие пусковые токи
- большие перепады температур (электрический провод на солнце)
- пожароопасные помещения
нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору — обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.
Толщину провода можно узнать не только из справочных данных. Существует эмпирическое (полученное опытным путем) правило:
Правило выбора площади сечения провода для максимального тока
Подобрать нужную площадь сечения медного провода исходя из максимального тока можно, используя такое простое правило:
Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.
Это правило дается без запаса, впритык, поэтому полученный результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, ток 32 Ампер. Нужен провод сечением 32/10 = 3,2 мм2. Выбираем ближайший (естественно, в бОльшую сторону) — 4 мм2. Как видно, это правило вполне укладывается в табличные данные.
Важное замечание. Это правило работает хорошо для токов до 40 Ампер. Если токи больше (это уже за пределами обычной квартиры или дома, такие токи на вводе) — надо выбирать провод с ещё большим запасом — делить не на 10, а на 8 (до 80 А)
То же правило можно озвучить для поиска максимального тока через медный провод при известной его площади:
Максимальный ток равен площади сечения умножить на 10.
И в заключение — опять про старый добрый алюминиевый провод.
Алюминий пропускает ток хуже, чем медь. Этого знать достаточно, но вот немного цифр. Для алюминия (того же сечения, что и медный провод) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди всего на 20%. При токах до 80 А алюминий пропускает ток хуже на 30%.
Для алюминия эмпирическое правило будет таким:
Максимальный ток алюминиевого провода равен площади сечения умножить на 6.
Считаю, что знаний, приведенных в данной статье, вполне достаточно, чтобы выбрать провод по соотношениям «цена/толщина», «толщина/рабочая температура» и «толщина/максимальный ток и мощность».
Вот в принципе и всё что хотел рассказать про площадь сечения проводов. Если что-то не понятно или есть что добавить — спрашивайте и пишите в комментариях. Если интересно, что я буду публиковать на блоге СамЭлектрик дальше — подписывайтесь на получение новых статей.
Таблица зависимости тока защитного автомата (предохранителя) от сечения
(Дополнение к статье, июнь 2014)
А вот как к максимальному току в зависимости от площади сечения провода относятся немцы. В правом столбце — рекомендация по выбору автоматического (защитного) выключателя.
Таблица 3
Как видно, немцы перестраховываются, и предусматривают большой запас по сравнению с нами.
Хотя, возможно, это от того, что таблица взята из инструкции из «стратегического» промышленного оборудования.
По поводу подбора проводов — я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного. Там самый большой выбор какой я встречал. Ещё хорошо, что все подробно описывается — состав, применения, и т.д.