Формула расчета сечения провода по потребляемой мощности. Как рассчитать сечение провода

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий. Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования. Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока. Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры. Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов. Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока. Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля. Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой. Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и . Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации. Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку. То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному. В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Формулы для расчета сечения кабеля

В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.

От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.

Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.

В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.

Расчет по мощности электроприборов

Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.

Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8

• Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
• (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
• 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко

Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.

Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля

Расчет для алюминиевого провода

Расчет для медного провода

Выбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.

На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.

Расчет сечения кабеля по силе тока

Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.

Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.

Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos

• I- сила тока
• U – напряжение в сети
• Cos – коэффициент мощности

Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.

Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.

Расчет по длине кабеля

В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.

Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:

• R=(p×L)÷S, где p - удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
• L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
• S- площадь поперечного сечения кабеля.

Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.

В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.

Зачем нужен расчёт сечения проводов?

Начнём с того, что для начала определим наши требования к проводнику электрического тока.

1. Нам нужно чтобы проводник доставил электрическую энергию к месту её использования с минимальными потерями. По аналогии, почтальон, который из сотни писем доставит только пятьдесят – плохой почтальон.
2. Нам нужно, чтобы стоимость доставки электроэнергии была минимальна. По той же аналогии, хороший почтальон, который доставляет из сотни писем всю сотню, но при этом слишком дорого берёт за свои услуги, нам так же не подойдёт.

Какие же потери возникают при прохождении электрического тока по проводам?

Это, во-первых , потери на нагрев проводов, как известно, ток, при прохождении по некоторому участку электрической цепи, нагревает проводники. Причём количество выделяемой теплоты зависит от электрического сопротивления этого участка в прямо пропорциональной зависимости, а также от квадрата силы тока в цепи.

Во-вторых , на этом участке цепи наблюдается так называемое падение напряжения – уменьшение электрического потенциала от начала к концу цепи, то есть уменьшение потенциальной энергии – способности совершать работу. Это падение напряжения по закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению и силе тока. (U = IR)

Как видим, все потери сводятся к электрическому сопротивлению, которое должно быть минимально. Если довести сопротивление участка цепи протеканию тока до нуля, то всякие потери исчезнут. Величину, обратно пропорциональную сопротивлению, в электротехнике принято называть проводимостью. Чем меньше сопротивление – тем выше проводимость. При сопротивлении равном нулю, проводимость становится сверхпроводимостью – стремится к бесконечности.

Если предположить, что такие проводники с нулевым сопротивлением существуют – то перед человечеством возникают поистине фантастические перспективы – можно, к примеру, создать кольцо из сверхпроводника, возбудить в этом кольце ток в миллионы ампер, который будет протекать без потерь и получить идеальный аккумулятор неограниченного количества энергии.

На самом деле – это не фантастика. Уже в начале ХХ века было открыто явление сверхпроводимости в некоторых материалах и их сплавах. Оказывается, что при температурах близких к абсолютному нулю (по шкале Кельвина ноль градусов – это минус 273 градуса по Цельсию) некоторые материалы становятся сверхпроводниками. В восьмидесятых годах прошлого века было открыто так называемое явление «высокотемпературной сверхпроводимости». Слово «высокотемпературной» означало, что сверхпроводимость возникала не при нуле Кельвина, а при температуре 77К, или минус 196 по Цельсию, что дало возможность для охлаждения проводников применять жидкий азот.

На сегодня рекорд высокотемпературной сверхпроводимости принадлежит керамическому соединению Hg-Ba-Ca-Cu-O(F), открытому в 2003 году критическая температура сверхпроводимости для которого равняется 166 К или минус 107С. Прогресс в поисках материалов для сверхпроводников продолжается, сегодня они уже применяются в физических экспериментах для получения сильных магнитных полей, в сверхмощных трансформаторах тока, а в Южной Корее собираются к 2015 году построить линию электропередач на сверхпроводниках длиной 3000 км. Кстати первая коммерческая линия электропередачи на сверхпроводниках с 2008 года действует на Лонг-Айленде в Нью-Йорке.

Но до применения сверхпроводников в быту пока ещё далеко. Только представьте себе охлаждающие до минус 107С градусов системы охлаждения проводов. Или тот факт, что при таких низких температурах проводники становятся хрупкие как стекло. Поэтому ограничим на этом наш экскурс в заманчивое явление сверхпроводимости.

Электрическое сопротивление материалов

Итак, мы выяснили, что для проводников тока в проводах нужно применять материалы с минимальным сопротивлением. Из всех существующих на сегодня материалов минимальным удельным электрическим сопротивлением обладает золото. На втором месте – медь. На третьем – серебро, и на четвёртом – алюминий. Исключая драгоценные металлы, получим наиболее подходящие медь и алюминий. Удельное сопротивление меди ниже, чем у алюминия, однако алюминий в разы легче меди, то есть его расход меньше и по стоимости он дешевле. Поэтому сегодня применяются и алюминиевые, и медные провода. Правда у алюминия больше химических и механических недостатков, он быстро окисляется (его труднее паять) и от нагрева становится хрупким и ломким. Вследствие этого правила устройства электроустановок (ПУЭ) предписывают внутри квартир и домов применять медные провода.

Но только ли от материала проводника зависит его электрическое сопротивление? Нет, его сопротивление зависит не только от материала, но и от размеров поперечного сечения, чем толще проводник – тем его сопротивление меньше. По аналогии, чем больше канал для воды – тем больше воды в единицу времени через него проходит.

Вообще-то, строго говоря, ток в сечении проводника распределяется неравномерно. Вследствие того, что одноимённые электрические заряды отталкиваются, электрический ток по проводнику круглого сечения течёт в основном по краям сечения, там и будет максимальная плотность тока. Вследствие этого многожильный кабель способен пропускать с допустимым нагревом больший ток, чем одножильный того же сечения. Это тоже нужно учитывать. К тому же многожильный кабель эластичен (допускает перегибы при эксплуатации), а моножильный – более жёсткий и ломкий, он применяется для стационарной проводки, как более дешёвый.

Казалось бы, вот и решение вопроса – взять потолще провод и таким методом уменьшить потери. Но тут вступает в силу второе наше требование к проводам, чтобы их установка была экономически оправдана стоимостью. Цветные металлы нынче дорогие и их избыточное применение – дорогое «удовольствие».

Именно поэтому и требуется расчёт сечения проводов для любой электропроводки, начиная от линии электропередач, и кончая выбором удлинителя для электроаппаратуры. Нужно найти оптимальный вариант по безопасности и по стоимости. Стоит заметить, что нагрев проводов свыше нормы, кроме потерь, может вызывать и такие явления, как оплавление изоляции, подгорание контактов, что в итоге неизбежно приведёт к короткому замыканию или пожару.

Как практически выбрать нужное сечение проводов

Расчёт этот производится по двум параметрам:

• по допустимому нагреву проводов;
• по допустимому падению напряжения на участке цепи.

Для определения падения напряжения на участке цепи необходимо знать длину этого участка в метрах. То есть иметь точный план линии электропередачи в масштабе. Затем, вычислив предполагаемую нагрузку на данный участок линии электропередачи в Вт (ваттах) или кВт (киловаттах), определить предполагаемый ток, который будет протекать по участку, разделив нагрузку в Вт (1кВт=1000Вт) на напряжение сети (127,220 или 380 вольт), результат деления и будет означать предполагаемый ток в А (амперах).

Заметим, что при расчёте нагрузки необходимо суммировать мощности всех потребителей электроэнергии (осветительные приборы, нагреватели, электродвигатели, электронную аппаратуру, стиральные машины, холодильники и т.д.). Затем сумму мощностей потребителей умножить на некий коэффициент, учитывающий возможность одновременного включения потребителей. Другими словами, если все потребители не могут быть включены одновременно – то это нужно учесть.

И второе, электродвигатели потребляют ток в зависимости от нагрузки. Как правило, их реальные токи меньше указанных в паспорте номинальных. Это точно так же как расход топлива автомобилями, на сотню километров он будет разным при езде по городу, зимой в пробках или летом по автомагистрали.

По правильному расчёту нагрузки существуют методики, которые можно найти в Интернете.

Определив нагрузку и предполагаемый ток, зная допустимое значение падения напряжения, можно по закону Ома определить требуемое сопротивление участка цепи – разделив допускаемое падение напряжения в вольтах на ток в амперах. Получим допускаемое сопротивление участка цепи в омах. Далее, зная длину участка в метрах, мы можем определить требуемое удельное сопротивление проводов, разделив найденное общее сопротивление в Омах на долину участка в метрах. Зная удельное сопротивление Ом/м, по таблицам подбираем необходимое сечение проводов, учитывая выбранный материал, для меди будет одно сечение, для алюминия – другое.



Мы остановились вкратце на данном расчёте потому, что в обычной бытовой практике для неспециалистов, а обычных людей этот расчёт, как правило, не нужен. Потому что нам приходится подбирать провода к внутренней проводке дома или квартиры, а при небольших расстояниях падение напряжения на проводах будет столь малым, что его можно не учитывать.Поэтому остановимся на прикидочном расчёте сечения, который приходится делать в бытовой практике – расчёте по допустимому нагреву проводов. Для начала определим нагрузку на данный провод.

Для этого точно так же определяем, что у нас будет подключено из потребителей, причём суммируем мощности только тех потребителей, которые могут быть подключены одновременно! Из всех вариантов подключения выбираем вариант с максимальной мощностью. Например, мы получили суммарную максимальную мощность одновременно включённых потребителей – 1100 ватт (1,1 кВт). Разделив мощность в ваттах на напряжение в вольтах (1100/220=5 А) получим ток в 5 ампер.

Далее большинство статей на эту тему предлагает обратиться к таблицам, из которых по току можно выбрать необходимое сечение провода. (Такая таблица есть в ПУЭ). И это правильно. Но в жизни часто под рукой нет ни таблиц, ни интернета, а определить сечение нужно. Поэтому, не повторяя другие статьи и не приводя таблицы, мы предложим другой способ определения сечения, прикидочный.

Кстати точно по таблицам и формулам определять сечение нет необходимости, поскольку провода выпускаются с определённым рядом сечений и нам всё равно нужно будет принять ближайшее большее значение. В практике прикидочного расчёта оказывается достаточно в большинстве случаев, ведь мы же не будем заниматься проектирование ЛЭП с миллионной стоимостью, где каждый лишний грамм на метре провода даст огромные расходы на всей длине.

Расчет сечения провода

Для прикидки достаточно запомнить одну цифру для меди – 7 ампер/кв.мм сечения. Это допустимая плотность тока. Зная эту цифру, легко определить в нашем примере потребное сечение медных проводов: 5(А)/7 (А/кв.мм) получим требуемое сечение чуть больше 0.7 кв.мм. Примем с небольшим запасом цифру 0.7 кв.мм (или 0.8) и отправимся в магазин покупать кабель для проводки. Кстати в маркировке проводов указывается сечение и максимальный ток для данного вида провода или кабеля, нужно свериться и маркировкой.

Нужно так же запомнить, что для алюминия по сравнению с медью допустимый ток на кв.мм сечения в 2,5 раза меньше, то есть вместо 3 для меди нужно брать примерно 7 (А/кв.мм) для алюминия. (Округления делаем для лёгкого запоминания и расчётов «в уме»).

Не путаем сечение провода и его диаметр

В заключение обратим ваше внимание на частую ошибку, которую совершают не очень опытные «электрики», а именно: – путают диаметр с сечением. И вместо провода с сечением 8 кв.мм приобретают пруток меди диаметром 8 мм, сечение которого по известной из школы формуле равняется:
S = (π/4) х D² или S = D²/1.27 = 8²/1.27 = 50 кв.мм.
Если нужно рассчитать сечение многожильного кабеля, используем формулу:
S = N *(D²/1.27) , где N – количество проводов.

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока : Выбрать Переменный ток Постоянный ток

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Выбрать Медь (Cu) Алюминий (Al)

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

Система электроснабжения: Выбрать Однофазная Трехфазная

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:

Выбрать Открытая проводка Скрытая проводка

Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного - фазный и нулевой, для переменного трехфазного - только фазные.0

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!

В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 - 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное - за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза - ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза - ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза - ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ. А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 - 250 кВ. А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 - 100 кВ. А, имеющие выходное сопротивление 0,65 - 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 - 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза - ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль "Вектор"

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 - коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 - не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину - 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.