Розрахунок та вибір перетину проводу

Для прокладання електричних мереж у будинках різного призначення важливо правильно підібрати провід та кабель. При їх виборі потрібно насамперед звертати увагу на переріз проводки. Він має бути достатнім для безпечного проходження струму потрібної сили, щоб електричної потужності вистачало на забезпечення енергією всього електрообладнання, яке передбачається експлуатувати у будівлі. Від вибору проводів достатнього перерізу залежить надійна та безаварійна робота електричних приладів та пристроїв, а також безпека людей.

Занадто тонкі дроти будуть перегріватися, що призведе до плавлення ізоляції жил, замикання або займання електропроводки, а надто товсті – зайва витрата грошей, оскільки коштують вони дорожче. Про те, як правильно розрахувати переріз проводів, ми розповімо докладно в цій статті.

Що таке перетин дроту та як його визначити

Під перетином дроту розуміють площу поперечного розрізу струмопровідної жили. Для розрахунків вона приймається мм². Щоб побачити перетин, потрібно просто перерізати провід під кутом 90° і подивитися на нього з торця.

Для розрахунку площі перерізу дроту потрібно виміряти його діаметр і визначити площу за формулою, добре знайомою зі шкільного курсу геометрії:

S=3,14 D²/4 = 0,785 D²,

де S – площа перетину, 3,14 – число «пі», а D – діаметр жили.

Спрощено можна прийняти, що площа дорівнює квадрату діаметра, помноженого на 0,8. Виміряти діаметр можна штангенциркулем або мікрометром, попередньо видаливши ізоляцію з провідника. Для точності визначення діаметра в багатожильних дротах необхідно заміряти діаметр однієї з жил і помножити його на їх кількість.
Якщо під рукою немає штангенциркуля чи мікрометра, визначити діаметр можна за допомогою лінійки та олівця. Для цього:

• очистіть провідник від ізоляції на довжину щонайменше 10 см;
• у багатожильному провіднику від'єднайте одну з жил, які зазвичай скручені разом;
• намотайте жилу на олівець, укладаючи витки впритул, один до одного;
• заміряйте довжину намотування лінійкою і порахуйте кількість витків у ній.

Розрахунок діаметра жили визначають за такою формулою:

D=L / n,

де D – діаметр жили в мм, L – довжина намотки в мм й n – кількість витків.

Для багатожильного провідника діаметр, визначений за цією формулою, потрібно помножити на кількість жил.

Що слід враховувати при виборі перерізу проводки

Щоб правильно вибрати кабель та провід відповідного перерізу для електропроводки, необхідно враховувати такі важливі параметри та характеристики, як:

• номінальне струмове навантаження на кабель чи сукупну потужність споживачів. Ці показники взаємопов'язані, і, знаючи одну з них, неважко розрахувати другу;
• матеріал виготовлення струмопровідної жили, оскільки від нього залежить електричний опір провідника. Найчастіше для електропроводки використовують кабелі та дроти з мідними або алюмінієвими жилами. При цьому слід враховувати, що провід з алюмінію витримує менше вигинів (10-12 замість 50 у міді) і має більший питомий опір;
• вид ізоляції – кожен ізоляційний матеріал має свою максимально допустиму температуру нагріву, перевищення якої веде до розплавлення ізоляції та виникнення аварійних ситуацій;
• спосіб прокладання кабелів – він впливає їх охолодження;
• довжину кабелю – що довше провідник, то більше втрат електроенергії, що слід враховувати, задля забезпечення електрообладнання струмом з потрібними характеристиками.

Способи розрахунку перерізу кабелів проводки

Кабелі, що підводять електрику до будинку або квартири, а також розподіляють її по кімнатах, повинні забезпечувати всі прилади та пристрої достатньою кількістю електроенергії, не нагріваючись до критичної температури. Розрахунок площі проводиться по формулах, а результати для зручності зводяться у спеціальні таблиці.

Визначення перерізу проводів за потужністю

Щоб визначити площу перерізу проводів, потрібно розрахувати сукупну потужність усіх споживачів електроенергії у квартирі чи кімнаті, у яку підводиться електрика. Це можна зробити за такою формулою:

Р = (Р₁ + Р₂ + Р₃ +…+ Р_n) К_с К_з,

де Р – сукупна потужність споживання, Р₁, Р₂, Р₃ … Р_n – потужності кожного окремого пристрою, в Вт, К_с – коефіцієнт попиту, що враховує можливість включення одночасно всіх пристроїв, К_з – коефіцієнт запасу.

Коефіцієнт попиту приймається за 0,85, оскільки всі прилади та пристрої бувають рідко включені одночасно. Ви можете визначити його з більшою точністю у частках від загального числа споживачів або прийняти рівним 1, передбачивши запас потужності.

Коефіцієнт запасу враховує можливість встановлення у кімнаті чи квартирі нових приладів та пристроїв на перспективу. Його зазвичай приймають у межах 1,15-1,2.

Потужність кожного з приладів можна дізнатися в паспорті або технічному описі. Середню споживану потужність побутових пристроїв, що працюють від електрики, можна прийняти рівною наступній величині, Вт:

• електролампи – 100 (застосування люмінесцентних та світлодіодних ламп знизить навантаження на проводку, але для розрахунку краще взяти потужність лампи розжарювання);
• телевізора – 200;
• холодильника – 400;
• комп'ютера – 550;
• кухонного комбайна – 700;
• праски, пилососа, електром'ясорубки – 1000;
• електричного чайника та електродуховки – 1200;
• електрообігрівача – 1500;
• мікрохвильової печі – 1800;
• кондиціонера – 2000;
• електроплити – 4000.

Як приклад розглянемо варіант розрахунку сумарної потужності обладнання для кухні, в якій необхідно забезпечити електроживлення для двох ламп, холодильника, мікрохвильової печі, чайника, духової шафи та електром'ясорубки. Приймемо коефіцієнт попиту К_с = 0,85, а коефіцієнт запасу К_з = 1,15. Отримуємо:

Р = (2*100 + 400 + 1800 + 1200 + 1200 + 1000)*0,85*1,15 = 5670 Вт = 5,67 кВт.

Знаючи сумарну потужність приладів та пристроїв у квартирі, будинку чи кімнаті, визначити, якою площею має бути переріз струмопровідних жил у проводах та кабелях, можна за допомогою таблиць, наведених у ПУЕ-2017 («Правилах улаштування електроустановок»). Глава 1.3 цих правил містить таблиці залежності площі перерізу від струму та потужності для провідників, виготовлених з різних матеріалів, при різному вигляді ізоляції та різних умовах прокладки.

Для потужності, розрахованої в прикладі, застосовуємо наступну таблицю залежності перерізу проводки від потужності.

Відкрита проводка				Перетин кабелю, в мм2	Закрита проводка
Потужність в кВт для міді		Потужність, в кВт  для алюмінію			Потужність в кВт для міді		Потужність в кВт для алюмінію
220 В	380 В	220 В	380 В		220 В	380 В	220 В	380 В
2,4				0,5
3,3				0,75
3,7	6,4			1	3	5,3
5	8,7			1,5	3,3	5,7
5,7	9,8	4,6	7,9	2	4,1	7,2	3	5,3
6,6	11	5,2	9,1	2,5	4,6	7,9	3,5	6
9	15	7	12	4	5,9	10	4,6	7,9

Для побутової електричної мережі напругою 220 В, при прокладанні мідного кабелю в кухню закритим способом, знаходимо найближче до розрахованої потужності (5670 Вт) значення у бік збільшення – 5,9 кВт, якому відповідає перетин площею 4 мм².

Ми обираємо мідний провідник, як регламентовано ПУЕ для проведення всередині приміщення (п. 7.1.34). Для економії можна і потрібно використовувати такий кабель тільки на введення в кухню, і виконати розведення розетками проводами меншого перерізу, визначивши їх площу аналогічним чином. При цьому слід враховувати, що переріз проводки, з міркувань механічної міцності, не повинен бути меншим за мінімально допустиму величину, що регламентується ПУЕ (таблиця 7.1.1):

• 1,5 мм² для групових мереж усередині квартир;
• 2,5 мм² для поверхових ліній до квартирних щитків та лічильників електроенергії;
• 4,0 мм² для стояків розподільчої мережі.

Як розрахувати перетин кабелю по струму

Щоб визначити площу перерізу провідників по струму, необхідно розрахувати номінальне струмове навантаження за такою формулою:

I = P / U,

де I – струм, в амперах, Р – сумарний струм приладу, в Вт й U – напруга мережі в Вольтах. Для нашого прикладу маємо:

I = 5670 / 220 = 25,77 А

З таблиці 1.3.4 ПУЕ вибираємо для одного кабелю з трьома мідними жилами (робочою фазою, нульовою жилою та заземленням), прокладеного в трубі, при струмі 27А перетин площею 4 мм². Це збігається із перетином проводки, розрахованим за потужністю. Ми взяли для розрахунку саме цю таблицю, оскільки найчастіше для проведення використовують проводи марок ШВВП і ПВС, і кабель ВВГ, які мають вінілову ізоляцію і оболонку. У ПУЕ є таблиці і для інших видів ізоляції і матеріалів провідника.

Таблиця 1.3.4 ПУЕ-2017

При розрахунку необхідної площі перерізу проводів і кабелів за струмом або потужністю за допомогою таблиць ПУЕ ми не враховували падіння напруги, яке при значній довжині проводки може досягати великої величини. Якщо втрати становлять понад 5%, перетин кабелю необхідно збільшити на один розмір за таблицями ПУЕ. Перевірити втрати напруги можна за такою формулою:

U_п = I_н R,

де U_п – втрати напруги, I_н – струм навантаження, R – опір кабелю, який розраховують за формулою:

R = rL / S,

де L – довжина кабелю в метрах, r – питомий електричний опір (він залежить від матеріалу струмопровідної жили й вимірюється в Ом*мм²/м).

Для нашого прикладу, якщо прийняти довжину кабелю 40 м, отримуємо:

R = 0,0175 х 40 / 4 = 0,175 Ом,

Для розрахунку беремо питомий електричний опір міді. Обчисливши опір кабелю, визначаємо втрату напруги:

U_п = 25,77 х 0,175 = 4,5 В

Втрата напруги в 5% від 220 В складе 11 В. У нашому випадку втрати менше 5%, отже, збільшувати перетин проводки не потрібно.

Розрахунок перетину кабелю за довжиною

У випадку, коли Вам відома довжина кабелю та сумарна потужність споживачів електроенергії, визначити переріз струмопровідних жил можна з максимальною точністю за формулою:

S = rL / R

Вам потрібно попередньо розрахувати опір проводки, знаючи напругу в мережі й струмове навантаження на кабель (її визначають, розділивши сумарну потужність на напругу).

Питомий електричний опір r для кабелю з мідними жилами рівний 0,0175, а з алюмінієвими – 0,0283 Ом*мм²/м.

Розрахунок перетину дроту для трифазної мережі

Визначення необхідної площі перерізу електропроводки для трифазної мережі проводиться аналогічно до викладеної вище методики. Але для розрахунку струмового навантаження на кабель використовується дещо змінена формула:

I = P / √3 U = P / 1,73 U,

де I – струмове навантаження, Р – сумарна потужність пристроїв та приладів, що працюють від електрики, U – напруга мережі (380 В).

Для монтажу електропроводки слід вибирати чотири- або п'ятижильний кабель та відповідні таблиці у ПУЕ.

Сподіваємося, що ця стаття допоможе Вам самостійно розрахувати та вибрати кабель та провід з потрібним перетином жил. Ну, а купити будь-яку кабельно-провідникову продукцію та все необхідне для її монтажу ви можете в інтернет-магазині «Кабель-Інвест».

 

Автор
Цвілій Сергій Леонтійович - директор ТОВ «Кабель-Інвест»