Расчет сечения кабеля (провода)

Расчет сечения кабеля (провода)

Расчет сечения кабеля (провода) производится для того, чтобы подобрать провод оптимального сечения, который будет соответствовать всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки, а также будет иметь допустимое сопротивление в конкретном случае.

Если вы выберете сечение не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к недопустимому падению напряжения, чрезмерному нагреву провода, а в худшем случае плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Для низковольтных систем сечение провода требуется больше, чем для систем с более высоким напряжением. Это объясняется тем, что для получения одной и той же мощности при разных напряжениях будет протекать разный ток, который определяет необходимое сечение. Например, согласно формуле I=P/U, при мощности в 1200Вт, ток при напряжении 220В будет равен 5,45А, а для получения этой же мощности при 12В ток должен быть 100А!

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами согласно ПУЭ («Правила устройства электроустановок») приведен в таблице. Данные указаны при температуре: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.

При выборе сечения с помощью данной таблицы не стоит забывать о потерях напряжения в зависимости от сечения, тока и длины кабеля.

Давайте попробуем разобраться, как зависят потери напряжения от сечения, тока и длины кабеля. Для примера возьмем ток 100А, который будет протекать при мощности 1200Вт в инверторно-аккумуляторной системе 12В. Длину кабеля от инвертора до аккумулятора примем равной 2 метра (два кабеля по одному метру – плюс и минус). Сечение провода возьмем из таблицы — 16мм2.

Согласно закону Ома:

U = I*R, где:

U — напряжение;
I — ток;

R — сопротивление, Ом.

В нашем случае R — это сопротивление провода, которое рассчитывается по формуле:

R = ρ*L/S, где:
ρ — удельное сопротивление, Ом•мм²/м (Удельное сопротивление меди 0,0175-0,0182 Ом•мм²/м, при 20 о С. С повышением температуры сопротивление кабеля увеличивается);
L — длина провода, м;
S — площадь поперечного сечения, мм².

Подставим сопротивление провода R = (ρ*L) / S в закон Ома и получим:

U = I*ρ*L/S, где U – падение напряжения, В.

Т.е. используя кабель с сечением 16мм 2 мы потеряем 0,22В, что составляет 1,82% от заданного напряжения, если же мы будем использовать кабель с сечением 35мм², что более верно в данном случае, то получим потери напряжения всего 0,1В или 0,83%.

Стоит принимать во внимание, что чем больше сечение провода, тем меньше его сопротивление, и, следовательно, меньше потери в нем. Также стоит учитывать, что чем больше сечение провода, тем выше его стоимость. Поэтому при выборе сечения нужно искать «золотую середину», при этом делая больший акцент на меньшие потери, надежность и безопасную эксплуатацию электропроводки.

Подбор сечения кабеля для подключения светодиодной ленты

Правильно выбранное сечение кабеля поможет избежать заметные потери яркости светодиодной ленты (СДЛ). Поэтому данному расчету следует выделить особое внимание.

Требования к величине сечения кабеля при подключении LED-ленты с напряжением 12, 24 В гораздо выше, чем для сетей на 220 В. Это связано с тем, что падение напряжения (потери мощности) в проводах при протекании одного и того же тока в единицы вольт при напряжении 220 В незначительно, а для 12 В — существенно.

Пример расчёта сечения кабеля

Например, подключаем светодиодную ленту суммарной мощностью P = 60 Вт, постоянное напряжение 12 В, длина медных проводов от блока питания (БП) до ленты L = 6 м. Ток I = P/U = 60/12 = 5 А. Если выбрать сечение жилы провода по таблице 1, которая составлена для переменного напряжения 220 В, то сечение провода будет S = 0,5 мм².

Таблица 1. Для подбора сечения кабеля для медного кабеля при напряжении 220 и 380 В.

Теперь подсчитаем потери напряжения на двухжильном кабеле по формуле (1):

Uk = ((ρ × 2 × L) / S) × I, (1)

где ρ — удельное сопротивление провода [Ом·мм 2 /м], для медного провода оно равно 0,0175. В результате расчета получим потери напряжения на кабеле Uk = 2,1 В. То есть до ленты «дойдет» всего 9,9 В (рис. 2) вместо 12 В. Таким образом, сечение 0,5 мм² нам явно не подходит.

Для расчета кабеля есть специальные таблицы, в которых кабель подбирается исходя из падения напряжения. Но для практических расчетов мы используем упрощенные формулы (2) и (3):

S = 0,5×I, если длина двухжильных проводов менее 10 м; (2)

S = 0,75×I, если длина двухжильных проводов от 10 м до 30 м. (3)

То есть для нашего случая сечение кабеля должно быть S = 0,5 × 5 = 2,5 мм². Разница в пять раз между тем, что мы подсчитали, и между тем, что неправильно выбирают по привычке по таблице 1. Теперь подсчитаем потери напряжения в нашем кабеле с сечением 2,5 мм²: Uk = 0,42 В, что вполне приемлемо, поскольку непосредственно на светодиодной ленте будет 11,58. Блок питания обычно имеют подстроечный резистор (рис. 3), который позволяет отрегулировать напряжение до 12,42 В. Тогда на светодиодной ленте будут положенные 12 В. На БП производители обычно выставляют напряжение 12,5 В, по всей видимости, уже предполагая, что будут какие-то разумные потери.

Рис. 3. Подстрочный резистор у блока питания.

Обращаем внимание, что сечения кабеля можно уменьшить в 2 раза если использовать светодиодную ленту с напряжением питания 24 В. Так, для нашего примера, если бы мы использовали ленту на 24В той же мощности 60 Вт, ток был бы 2,5 А, тогда по формуле (2) требуемое сечение кабеля 1,25 мм². Для систем с большой мощностью рекомендуем использовать светодиодные ленты на 24 В.

Заключительные рекомендации

Используйте вышеуказанные формулы (2) и (3) для расчета сечения кабеля, поскольку из-за неправильного выбора сечения можно потерять заметную часть светового потока. Проверяйте напряжение на концах кабеля перед подключением ленты. Лучше использовать кабель хорошего качества, соответствующий ГОСТу. Некоторые производители могут использовать медь с большим числом примесей, тогда удельное сопротивление ρ будет больше и, соответственно, потери напряжения будут еще больше, чем теоретически рассчитано выше.

Как выбрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт

В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения на 12 вольт почему-то очень часто мелькает слово «слаботочка», что характеризует соответствующее отношение к выбору проводов — что есть под рукой, то и используем, напряжение ведь безопасное.

Напряжение 12 вольт, действительно безопасное, в том смысле, что прикосновение к оголенному проводу с таким напряжением просто не ощущается, но вот токи в таких цепях текут достаточно большие (см. основные моменты использования безопасного напряжения в быту).

Рассмотрим для примера питание обычной галогенной лампы мощностью 50 W, ток в первичной цепи трансформатора I=50W/220V=0.23A (или, точнее, чуть больше с учетом КПД трансформатора), при этом во вторичной цепи 12 V течет ток I=50W/12V= 4.2 A, что уже в 18 раз больше. Если не учесть этот факт, можно столкнуться с очень неприятными неожиданностями.

Однажды ко мне за консультацией зашёл человек и рассказал, что он сделал в своем доме галогенное освещение, использовал надежный индукционный трансформатор 1000W при нагрузке 900W, провел от монтажной коробки отдельный провод к каждой лампе, но в момент включения провода просто загорелись, причем те провода, которые вели от выхода трансформатора к монтажной коробке.

На вопрос о сечении проложенных проводов — ответ: «Обыкновенное сечение, как везде — 1,5 мм 2 «. В стационарном режиме по этому проводу должен был течь ток I=900W/12V=75A, а при включении и того больше. Сечение медного провода в таких условиях должно быть не менее 16 мм 2 . Отсюда вывод: важно не забывать о повышенных токах в цепях 12 вольт и соответственно выбирать провода. Этого, впрочем, иногда бывает совершенно недостаточно.

Очень часто приходится сталкиваться с жалобами на то, что при использовании трансформаторов большой мощности (в данном случае уже 200W является большой мощностью), питающих несколько ламп, яркость свечения ламп заметно убывает с увеличением расстояния от трансформатора. Попытки справиться с этой проблемой путём увеличения мощности трансформатора, естественно, не приводят к улучшению ситуации, тем более не помогает увеличение мощности используемых ламп. Дело в том, что причиной данного явления является банальное падение напряжения на проводах в соответствии с законом Ома.

Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере:

Допустим, надо запитать группу из трех ламп по 50W каждая, расположенную на расстоянии L от трансформатора, как показано на рисунке:

Эквивалентная схема имеет вид:

Сопротивление каждой лампы Rl= U 2 /P = 2.88 Ом, а сопротивление провода длиной L и сечением S

где ρ — удельное сопротивление, в данном случае меди (0,0173 Ом мм 2 /М).

Если на выходе трансформатора поддерживается напряжение U = 12 V, то ток через каждую лампу

а мощность, выделяемая в лампе

Пользуясь этими формулами, легко рассчитать зависимость мощности от длины провода. Результаты расчетов приведены в таблице (если нажать на картинку, то загрузится таблица в большем формате):

Как видно из таблицы, мощность довольно быстро падает с увеличением длины проводов, еще более наглядно это видно на графиках:

Рис.3. Потеря мощности ламп в зависимости от длины питающих проводов

Избежать заметной неравномерности светового потока ламп можно не только за счет применения провода большого сечения, но и разделяя лампы на группы, питаемые отдельными проводами, в пределе запитывая каждую лампу своим проводом. В любом случае, приобретая осветительное оборудование полезно попросить продавца дать точные рекомендации по выбору сечения проводов и схеме монтажа.

Конкретные рекомендации по выбору сечения провода в цепи освещения 12 В при использовании электронных и индукционных трансформаторов можно найти в соответствующих таблицах.

Таблицы для выбора сечения проводов в низковольтных цепях освещения

Как показано ранее, из анализа потерь мощности в сетях освещения 12 В, сечение проводов для галогенного освещения 12 вольт следует выбирать с учетом суммарной мощности ламп, подключаемых к трансформатору, и длины этих проводов.

Подход к определению сечения проводов зависит от того, какой источник используется для питания цепи: электронный или индукционный. Допустимая длина проводов во вторичной цепи электронных блоков питания, как правило, не может превышать 2 метров (в очень редких случаях для трансформаторов большой мощности допускается длина до 3 метров). В этом случае следует использовать провод с сечением указанным в документации на трансформатор. Если такие данные отсутствуют можно ориентировочно воспользоваться данными из таблицы:

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В длиной до 2 метров (для электронных блоков питания). Если нажать на картинку, то загрузится таблица в большем формате.

При использовании индукционных трансформаторов длина провода во вторичной цепи ограничена только падением напряжения на проводах и, следовательно, может быть значительно большей, чем у электронных (импульсных) блоков питания, при условии компенсации за счет увеличения сечения провода.

Ниже приведена таблица для выбора сечения проводов в зависимости от суммарной мощности ламп, подключаемых ко вторичной обмотке индукционного трансформатора и длины этих проводов. Следует иметь в виду, что лампы могут быть разделены на группы, подключаемые каждая своим проводом, в этом случае сечение группового провода определяется по таблице для каждой группы отдельно. В пределе возможно подключение каждой лампы своим проводом.

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В (для индукционных трансформаторов).

Расчет сечения кабеля для 12в постоянного тока

Калькулятор позволяет рассчитать сечение токоведущих жил электрических проводов и кабелей по электрической мощности.

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока :

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Суммарная мощность подключаемой нагрузки

Мощность нагрузки для кабеля определяется как сумма потребляемых мощностей всех электроприборов, подключаемых к этому кабелю.

Введите мощность нагрузки: кВт

Номинальное напряжение

Введите напряжение: В

Только для переменного тока

Коэффициент мощности cosφ определяет отношение активной энергии к полной. Для мощных потребителей значение указано в паспорте устройства. Для бытовых потребителей cosφ принимают равным 1.

Коэффициент мощности cosφ:

Способ прокладки кабеля

Способ прокладки определяет условия теплоотвода и влияет на максимальную допустимую нагрузку на кабель.

Выберите способ прокладки:

Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного — фазный и нулевой, для переменного трехфазного — только фазные.

Выберите количество проводов:

Кабель с рассчитанным сечением не будет перегреваться при заданной нагрузке. Для окончательного выбора сечения кабеля необходимо проверить падение напряжения на токонесущих жилах кабельной линии.

Длина кабеля

Введите длину кабеля: м

Допустимое падение напряжения на нагрузке

Введите допустимое падение: %

Рассчитанное значение представляет собой минимально допустимое значение фактического сечения кабеля. Значительная часть реализуемой в магазинах кабельной продукции не соответствует маркировке и имеет заниженное сечение проводника. Проверяйте фактическое сечение проводников кабеля перед применением!

Рассчитанное значение сечения кабеля является ориентировочным и не может использоваться в проектах систем электроснабжения без профессиональной оценки и обоснования в соответствии с нормативными документами!

Комментарии

Помогите определиться с проводом. Подключаю светодиодную ленту. Лента управляемая ws2801, подключается последовательно. Всего 14 кусков, соединенных 80см провода между ними. Мощность ленты 9ватт на метр. 3 метра будет.

30ватт всего. 5вольт. Взял провод КСПВ 4х0.4. Достаточно ли?

Очень полезная вещь. Могли бы прислать формулу расчёта?

Добавить комментарий

Как промыть и смазать старинные настенные часы?

Ремонт газовой колонки Нева 3208 – слабый напор воды

Ремонт газовой колонки Нева 3208 – слабый напор воды

Как работает водяной регулятор газовой колонки Нева 3208?

Калькулятор расчета концентрации водных растворов

• Как промыть и смазать старинные настенные часы? (115)
• Ремонт газовой колонки Нева 3208 – слабый напор воды (86)
• Как работает водяной регулятор газовой колонки Нева 3208? (80)
• Калькулятор расчета концентрации водных растворов (14)
• Как заделать отверстие вокруг стояков? (10)

Интеллектуальный калькулятор для расчета сечения электрических проводов и кабелей

Калькулятор схем разведения водных растворов (уксус, спирт, кислота)

H omo habilis — журнал для умелых людей всегда открыт для новых авторов и читателей. Если вы умеете делать что-то лучше, чем другие, если вы знаете секреты, помогающие делать жизнь легче и удобнее — поделитесь этим с читателями. Рекомендации для авторов журнала помогут вам в этом.

• Как полоскать рот хлоргексидином?
• Как применять хлоргексидин?
• Хлоргексидин или мирамистин. Что лучше?
• Как снять зубную боль в домашних условиях
• Какой диаметр отверстия сверлить под метрическую резьбу?

Homo habilis (человек умелый) — первый представитель рода Homo, живший на Земле 2,5 — 1,5 млн. лет назад. Homo habilis является предком современного Homo sapiens и первым живым существом, освоившим сознательное преобразование окружающей его природы в соответствии со своими потребностями.

К сожалению, в начале ХХI века наметился выраженный регресс, в ходе которого наблюдается постепенное превращение Homo sapiens в Homo consumens – человека потребляющего. H omo habilis — журнал для умелых людей, не желающих становиться Homo consumens.

Материалы сайта могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона № 436-ФЗ от 29.12.2010 года «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию

Мнение редакционной коллегии может не совпадать с точкой зрения авторов статей. Публикация или отказ в публикации не выражают отношения редакционной коллегии к содержанию материалов. Предложенные к публикации статьи не рецензируются и могут быть отклонены без объяснения причин.

Любое использование материалов сайта возможно только при указании автора статьи и источника — Homo habilis (прямая, доступная пользователю и поисковым системам, гиперссылка). Несанкционированное использование материалов сайта запрещено.