Расчет сечения кабеля

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info.

В предыдущей статье я подробно показывал, как рассчитать основную характеристику автоматического выключателя — его номинальный ток, в этой статье мы подробно рассмотрим, как выполнить расчет сечения кабеля.

Итак, нам необходимо знать расчетный ток в линии.

Рабочий ток электропроводки ограничен максимально допустимой температурой нагрева провода при протекании по нему тока. При превышении этой температуры изоляция начинает перегреваться и плавиться, что приводит к разрушению кабеля. Для скрытой электропроводки теплопроводность провода  меньше, чем для открытой проводки, провод хуже охлаждается и соответственно, меньше допустимый рабочий ток.

При продолжительной работе кабеля  с температурой, превышающей допустимую, изоляция быстро теряет свои изоляционные и механические свойства. Длительно допустимая температура нагрева жил кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией составляет 70°С. А при токах короткого замыкания максимально допустимая температура  160°С, причем продолжительность такого воздействия не должна превышать 4с. Сечение провода необходимо выбирать таким, чтобы он не нагревался выше допустимой для его нормальной работы температуры.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается больше или равным расчетному току линии, и не должен превышать максимально допустимую нагрузку в электрической цепи или кабеле:

I_расч<=I_н<=I_доп

Для обеспечения защиты от перегрузки по току, номинальный ток срабатывания автоматического выключателя  должен быть на 45% меньше, чем максимально допустимая нагрузка для электрической цепи или кабеля:

Максимальный ток, который выдерживает электропроводка, можно определить по таблице расчета сечения кабеля табл.1.3.4 Правил устройства электроустановок. Скрытая электропроводка, когда провод проложен в штробе под штукатуркой, приравнивается к прокладке в трубе.

Согласно норм, электропроводка в квартирах должна выполняться трехпроводной, и заземляющий проводник в расчет не принимается. Поэтому для домашней электропроводки пользуемся столбцом «один двухжильный провод, проложенный в трубе»:

Внутренняя электропроводка, согласно требованием ПУЭ п.7.1.34, должна выполняться только кабелями с медными жилами.

Если у вас старый дом, в котором электропроводка выполнена алюминиевым проводом, тогда для определения сечения кабеля необходимо пользоваться таблицей 1.3.5., в которой указан допустимый длительный ток для проводов с алюминиевыми жилами:

Выбирая сечение провода, необходимо учитывать требования к его механической прочности. Согласно ПУЭ табл.7.1.1, для внутренней электропроводки жилых зданий минимальное сечение проводников групповых линий должно быть 1,5 мм2. То есть, если в результате расчета получается, что необходим провод сечением 1 мм2, необходимо применять провод минимум 1,5 мм2.

Знакомясь с время-токовыми характеристиками автоматических выключателей, мы рассматривали, пороги срабатывания тепловых и электромагнитных расцепителей настраиваются на заводе по стандарту. Эти данные обычно приводятся в каталогах производителей.

Параметры срабатывания автоматических выключателей

Из таблицы (и из графика время-токовой характеристики) видно, что при токах до 1,13Iн автомат не сработает. При возникновении перегрузки цепи на 13% больше номинального тока (1,13Iн), автоматический выключатель отключиться не ранее, чем через час, а при перегрузке до 45% (1,45Iн), тепловой расцепитель автомата должен сработать в течение одного часа (т.е. может сработать и через час). Таким образом, в диапазоне токов 1,13-1,45 от номинального тока Iн тепловой расцепитель автомата сработает за время от нескольких минут, до нескольких часов.

Из всего этого видно, что номинальный ток выбранного автоматического выключателя, с учётом уставки теплового рацепителя, как минимум, не должен превышать допустимых токовых нагрузок электропроводки, находящейся в зоне действия автомата.

Для чего при выборе автоматического выключателя учитывать уставку теплового расцепителя? Для наглядности рассмотрим пример.

Возьмем автомат номиналом 16А, ток перегрузки при котором этот автомат сработает в течение часа будет равным не 16А, а 16·1,45= 23,2А (уставка теплового расцепителя — 1,45Iн). Соответственно, под этот ток необходимо подобрать сечение кабеля. Смотрим таблицу для меди: при скрытой электропроводке это минимум 2,5мм² (длительно выдерживает ток в 25А).

Соответственно, для автомата номиналом 10А, ток при котором этот автоматический выключатель сработает в течение часа будет равным не 10А, а 10·1,45= 14,5А (уставка теплового расцепителя). По таблице: при скрытой проводке это минимум 1,5мм² .

Довольно часто встречается, что для защиты группы, выполненной проводом 2,5 мм² устанавливают автомат защиты 25А (ведь по таблице мы видим, что он выдерживает длительный допустимый ток 25А). В этом случае получится, что ток при котором автомат отключится в течении часа составит не 25А, а 25·1,45=36,25А. За это время провод перегорит и возможен пожар.

В настоящее время с большой вероятностью можно приобрести кабель с уменьшенным фактическим сечением  (например, вместо сечения 2,5 мм2 окажется только 2,0 мм2).

В связи с этим, чтобы увеличить безопасность, надежность и долговечность электропроводки, для использование в быту оптимальны такие соотношения сечения применяемого провода и номинала, устанавливаемого в эту цепь автоматического выключателя:

1,5 мм2 — 10 А — нагрузка до 2,2  кВт

2,5 мм2 — 16  А — нагрузка до 3,5  кВт

4,0 мм2 — 25  А — нагрузка до 5,5  кВт

6,0 мм2 — 32  А — нагрузка до 7  кВт

10 мм2 — 50 А — нагрузка до 11 кВт

На срабатывание автоматических выключателей, помимо величины тока, протекающего в защищаемой цепи, влияет также нагрев от установленных рядом автоматов и температура окружающей среды.

Летом, когда жарко, а внутри электрического щита температура еще выше, вдобавок установлено несколько автоматов в ряд, номинальный ток автоматического выключателя снизится. Если в линии включено много потребителей (т.е. нагрузка близка к максимальной), возможны срабатывания теплового расцепителя. Это необходимо учитывать при выборе автомата. Подробно влияние температуры на работу автоматического выключателя я уже рассматривал в статье Почему в жару срабатывает автоматический выключатель.

После того, как выбрали сечения провода, проводят проверку на допустимую потерю напряжения. При большой протяженности проводов напряжение к потребителям может доходить существенно ниже номинального.

Допустимая потеря напряжения в проводах не должна превышать 5% номинального напряжения. Если она окажется больше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения. В рамках этой статьи мы проверку по потере напряжения рассматривать не будем.

Подробное видео Как рассчитать сечение кабеля:

Рекомендую материалы по теме:

Расчет сечения кабеля. Ошибки.

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Номинал токовые характеристики автоматических выключателей.

Автоматические выключатели технические характеристики.

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?