Что показывает калькулятор
Инструмент отвечает на самый частый вопрос при монтаже проводки: какое сечение кабеля выдержит заданную мощность. Вы вводите мощность нагрузки, выбираете сеть — однофазную 220 В или трёхфазную 380 В, — материал жилы и способ прокладки, а калькулятор переводит мощность в рабочий ток, подбирает наименьшее стандартное сечение с длительно допустимым током не ниже тока нагрузки и заодно предлагает номинал автомата защиты и марку кабеля. Если указать длину линии, добавляется проверка потери напряжения на этом участке.
В основе расчёта — простая связь мощности, напряжения и тока. Рабочий ток определяется так:
1 фаза (220 В): I = P / (U · cos φ)
3 фазы (380 В): I = P / (√3 · U · cos φ)
Сечение — наименьшее, чей допустимый ток по ПУЭ ≥ I нагрузки
Здесь P — активная мощность в ваттах, U — напряжение сети, cos φ — коэффициент мощности нагрузки, а множитель √3 (≈ 1,73) появляется из соотношения между линейными и фазными величинами трёхфазной сети. Обратный переход «сколько ампер приходится на киловатт» удобно смотреть в калькуляторе ватты ↔ амперы, а базовую связь тока, напряжения и мощности — в законе Ома.
Как ток нагрузки превращается в сечение
Сначала мощность переводится в ток по формуле выше. Затем по таблицам ПУЭ (табл. 1.3.4 для медных жил, 1.3.5 для алюминиевых) выбирается ближайшее стандартное сечение, длительно допустимый ток которого не меньше тока нагрузки. Один и тот же провод держит разный ток в зависимости от условий охлаждения: проложенный открыто в воздухе он отдаёт тепло свободно и допускает больший ток, чем такой же провод в трубе или в толще стены. Поэтому калькулятор берёт нужную колонку таблицы — «в воздухе» для открытой прокладки и «в трубе» для скрытой, — причём с учётом числа нагруженных жил: две для однофазной линии (фаза и ноль) и три для трёхфазной.
Номинал автомата подбирается так, чтобы он был не меньше рабочего тока (иначе он будет выбивать под нормальной нагрузкой) и при этом не больше длительно допустимого тока кабеля — только тогда автомат успеет отключить линию раньше, чем провод перегреется. Если выбранное по нагреву сечение не дотягивает до найденного номинала, калькулятор поднимает сечение на ступень, чтобы кабель и защита были согласованы. Чем электромонтажный подбор отличается от «электронного» сечения по системе AWG, разобрано в калькуляторе сечение провода и AWG: там речь о слаботочных и сигнальных цепях, здесь — о силовой проводке дома и в цехе.
Таблица сечения кабеля по мощности (медь)
Ориентировочный подбор для медных жил по тепловому критерию при cos φ = 1. Максимальная мощность пересчитана из длительно допустимого тока по ПУЭ для прокладки в трубе. Для двигателей, алюминия и длинных линий пользуйтесь калькулятором выше — он учтёт cos φ, материал и падение напряжения.
| Сечение жилы |
Ток (медь) |
Макс. мощность, 220 В (1 фаза) |
Макс. мощность, 380 В (3 фазы) |
| 1,5 мм² | 19 А | до 4,2 кВт | до 11,2 кВт |
| 2,5 мм² | 27 А | до 5,9 кВт | до 16,5 кВт |
| 4 мм² | 38 А | до 8,4 кВт | до 23 кВт |
| 6 мм² | 46 А | до 10,1 кВт | до 27,6 кВт |
| 10 мм² | 70 А | до 15,4 кВт | до 39,5 кВт |
| 16 мм² | 85 А | до 18,7 кВт | до 52,7 кВт |
| 25 мм² | 115 А | до 25,3 кВт | до 65,8 кВт |
| 35 мм² | 135 А | до 29,7 кВт | до 82,3 кВт |
| 50 мм² | 185 А | до 40,7 кВт | до 111,9 кВт |
Материал жилы, способ прокладки и cos φ
Медь при одном и том же сечении держит примерно на треть больший ток, чем алюминий, и надёжнее в контактных соединениях, поэтому в квартирной проводке применяют именно её. Алюминий сечением менее 16 мм² в жилых помещениях ПУЭ (п. 7.1.34) прямо не рекомендует. Удельное сопротивление у металлов тоже разное — 0,0175 против 0,028 Ом·мм²/м, — и на длинных линиях это заметно сказывается на потерях (подробнее — сопротивление провода). Способ прокладки влияет отдельно: в трубе или в толще стены провод охлаждается хуже и по таблице держит меньший ток, чем проложенный открыто, — эту разницу калькулятор учитывает автоматически.
Коэффициент мощности cos φ показывает, какая доля полного тока совершает полезную работу. Для чисто активной нагрузки он равен единице; у двигателей заметно меньше, и тот же киловатт требует большего тока. Типовые значения:
| Тип нагрузки |
cos φ (типовой) |
| Нагреватели (ТЭН), лампы накаливания, электроплиты | ≈ 1,0 |
| Электродвигатели, насосы, компрессоры | 0,7–0,85 |
| Люминесцентное освещение без компенсации | 0,5–0,6 |
| Сварочные трансформаторы | 0,4–0,7 |
Мощность на валу и потребляемый ток двигателя удобно уточнять в калькуляторе мощность двигателя, а во сколько обойдётся потреблённая энергия — в калькуляторе стоимость электроэнергии.
Длина линии и падение напряжения
Нагрев — не единственный критерий выбора. На длинной линии напряжение «проседает» на сопротивлении жил, и до нагрузки доходит меньше, чем на щите. Норма потери — до 5 %. Если задать длину, калькулятор проверяет падение и при необходимости увеличивает сечение уже по этому критерию:
1 фаза: ΔU = 2 · I · L · ρ / S
3 фазы: ΔU = √3 · I · L · ρ / S
ρ (медь) = 0,0175; ρ (алюминий) = 0,028 Ом·мм²/м
Здесь L — длина линии, S — сечение жилы, ρ — удельное сопротивление материала. Двойка в однофазной формуле учитывает путь тока «туда и обратно» по двум жилам. Отдельно посчитать просадку под конкретную нагрузку помогает калькулятор падение напряжения на проводе. Похожую задачу для печатных плат — какой ток выдержит проводник — решает ширина дорожки по току.
Частые ошибки
Брать провод тоньше, чем велит таблица, «на глаз с запасом» — прямой путь к перегреву изоляции. Обратная ошибка — игнорировать способ прокладки: значения тока «в воздухе» нельзя применять к кабелю, замурованному в стену. Для двигателей нельзя оставлять cos φ = 1 — реальный ток окажется выше расчётного, и сечение выйдет заниженным. На длинных линиях (насос в конце участка, свет в дальнем крыле дома) сечение почти всегда диктует не нагрев, а падение напряжения. И наконец, автомат нельзя ставить произвольно: его номинал должен лежать между рабочим током и допустимым током кабеля, иначе он либо не защитит провод, либо будет срабатывать ложно.
Пример расчёта
Возьмём значения по умолчанию: нагрузка 5 кВт, сеть 220 В, медь, скрытая прокладка, cos φ = 1. Рабочий ток: I = 5000 / (220 · 1) ≈ 22,7 А. Наименьшее медное сечение, чей допустимый ток при скрытой прокладке не ниже 22,7 А, — 2,5 мм² (по таблице оно держит 27 А). Автомат — ближайший стандартный номинал не ниже рабочего тока, то есть 25 А; кабель — ВВГ 3×2,5 (три жилы: фаза, ноль и защитное заземление). Запас по току около 16 % — для бытовой нагрузки этого достаточно; для линии с частыми пусками двигателя стоит взять сечение крупнее.
См. также: сечение провода и AWG · падение напряжения · ватты ↔ амперы · закон Ома · все калькуляторы
|
