Без расчета площади поперечного сечения кабеля может возникнуть одна из двух ситуаций:
Как определить площадь поперечного сечения провода или кабеля?
При прокладке кабелей важно убедиться, что фактическая площадь поперечного сечения кабеля соответствует площади поперечного сечения, указанной в проекте, поскольку этот параметр определяет сопротивление электрическому току, а несоответствие приведет к перегреву и риску возгорания. На практике встречаются ситуации, когда купленный кабель вообще не маркирован или электрик сомневается в соответствии указанных характеристик фактическим. В этом случае важно знать, как определить сечение кабеля на месте.
Хотя в условиях современной конкуренции производители стараются не разочаровать своих клиентов, некоторые из них идут на обман. Для этого они экономят металл, уменьшая диаметр. Нужно убрать всего несколько квадратных миллиметров, и на протяжении сотен километров кабелей это окупится в виде значительного снижения затрат.
И тогда они снизят цену для потребителя, который будет доволен. Но в итоге потребитель подвергает себя риску, поскольку сопротивление проводника гораздо ниже заявленного. И есть вероятность возникновения пожара в месте прокладки такого проводника.
Пошаговые методы определения площади поперечного сечения проводника
Существует несколько способов измерения площади поперечного сечения по диаметру жилы. Если это одножильный кабель, то измерение проводится непосредственно на нем, но при этом одиночный проводник должен быть извлечен из бухты. Затем с него снимается изоляция, так что остается только металл.
Чтобы вычислить площадь круга по величине радиуса, используется расчет по формуле: S = π × R 2 , где:
- π – константа, равная 3,14;
- R – радиус круга.
Однако, поскольку с практической точки зрения гораздо проще рассчитать диаметр, равный двум радиусам, формула расчета примет следующий вид: S = π × (D/2) 2 .
В зависимости от того, как измеряется диаметр, существует несколько методов расчета сечений проводов и кабелей. Давайте рассмотрим их.
По диаметру с помощью штангенциркуля или микрометра
Такие приборы, как штангенциркули и микрометры, являются наиболее подходящим способом измерения диаметра. Эти приборы позволяют измерить диаметр максимально точно. Вам понадобится проволока и микрометр.
Рассмотрим пример определения сечения сплошной проволоки (рис. 4).
Для этого зажим B поворачивается в открытое положение. Рукоятка микрометра откручивается настолько, чтобы проволока могла легко войти в пространство между щупами А. Затем инструмент затягивается до тех пор, пока храповик не будет приведен в действие рукояткой D. Затем снимаются показания по всем трем шкалам в точке B.
Материалы проводников
Количество энергии, передаваемой проводником, зависит от ряда факторов, главным из которых является материал проводника. Материалом жил проводов и кабелей могут быть следующие цветные металлы:
- Алюминий. Дешевые и легкие проводники, что является преимуществом. Отрицательные характеристики, такие как низкая электропроводность, восприимчивость к механическим повреждениям, высокое переходное электрическое сопротивление на окисленных поверхностях;
- Медь. Самый распространенный проводник, имеющий, по сравнению с другими вариантами, высокую стоимость. Однако характеризуется низким электрическим и контактным сопротивлением, достаточно высокой гибкостью и прочностью, легкостью пайки и сварки;
- Алюмомедь. Кабели с алюминиевым покрытием, жилы которых изготовлены из омедненного алюминия. Обладают несколько меньшей электропроводностью, чем их медные аналоги. Они также характеризуются малым весом, средним сопротивлением и относительно низкой стоимостью.
Некоторые методы определения площади поперечного сечения кабелей и проводов зависят от материала жилы, который непосредственно влияет на силу тока и силу тока (метод определения площади поперечного сечения жилы на основе мощности и силы тока).
Почему необходимы расчеты кабелей
Поперечное сечение кабелей невозможно оценить на глаз. Ток проходит через кабели и нагревает их. Чем больше ток, тем больше нагрев. Эту зависимость можно легко доказать с помощью нескольких формул. Первая из них определяет активный ток:
где I – ток, U – напряжение и R – сопротивление.
Формула показывает: чем выше сопротивление, тем больше тепла будет выделяться, т.е. тем сильнее будет нагреваться проводник. Сопротивление задается формулой:
R = ρ – L/S (2), где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, а S – площадь поперечного сечения. Чем меньше площадь поперечного сечения кабеля, тем выше его сопротивление и, следовательно, больше активная мощность, а значит, больше тепла. Исходя из этого, необходимо рассчитать площадь поперечного сечения для обеспечения безопасности и надежности кабельной проводки, а также правильного распределения финансовых ресурсов.
Определение нагрузочной способности кабелей 220 В из алюминиевого провода
В старых домах электропроводка обычно выполнена из алюминиевого провода. Если соединения в распределительных коробках выполнены правильно, то срок службы алюминиевой проводки может достигать ста лет. Ведь алюминий практически не окисляется, и срок службы электропроводки зависит только от срока службы пластмассовой изоляции и надежности контактов в местах соединения.
При подключении дополнительных энергопотребляющих приборов в квартире с алюминиевой проводкой необходимо использовать сечение или диаметр проводов, чтобы определить, смогут ли они выдержать дополнительную мощность. Это можно легко сделать с помощью приведенной ниже таблицы.
Если электропроводка в квартире состоит из алюминиевой проводки, а вновь установленная розетка в распределительной коробке должна быть подключена медными проводами, действуйте, как описано в разделе "Подключение алюминиевой проводки".
Измерение площади поперечного сечения проводов на основе диаметра
Существует несколько способов определения площади поперечного сечения кабеля или провода. Разница между определением площади поперечного сечения кабелей и проводов заключается в том, что каждый проводник должен быть измерен отдельно, а полученные значения суммируются.
Дополнительная информация. При измерении параметра с помощью измерительных приборов необходимо сначала измерить диаметры проводящих элементов, предпочтительно удалив изолирующий слой.
Инструменты и процесс измерения
Измерительные приборы могут быть штангенциркулями или микрометрами. Обычно используются механические приборы, но могут применяться и электронные приборы с цифровым дисплеем.
Внешний вид механического микрометра
Как правило, диаметр проводов и кабелей измеряется штангенциркулем, так как он есть почти в каждом доме. Он также может использоваться для измерения диаметра проводов в действующей сети, например, в электрической розетке или распределительном устройстве.
Измерение диаметра механическим штангенциркулем
Для определения диаметра провода можно использовать следующую формулу:
S = (3,14/4)*D2где D – диаметр проводника.
Если кабель имеет более одной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и рассчитайте площадь поперечного сечения по формуле выше, затем сложите результаты по формуле:
S total= S1 + S2 +…+Snгде:
- Scomm – общая площадь поперечного сечения;
- S1, S2, …, Sn – поперечные сечения каждого стержня.
В качестве дополнения. Для получения точного результата рекомендуется провести измерение не менее трех раз, вращая проводник в разных направлениях. Результатом является среднее значение.
Определение диаметра жилы с помощью цифрового штангенциркуля
Если штангенциркуля или микрометра нет под рукой, диаметр жилы можно определить с помощью обычной линейки. Для этого выполните следующие действия:
Толщина изоляции и оболочки
Толщина оболочки кабеля зависит от конструкции изделия, его номинального напряжения и сечения электрических проводников.
Толщина изоляционного слоя из пластмассовых полимеров (ПВХ и полиэтилена) и резины регламентируется ГОСТ 23386-78. Этот документ устанавливает 6 категорий (с индексом "п" для пластмассы, "р" для резины):
- I-1 – для кабельной продукции в оболочке, функционирующей в силовых системах 0,22/0,38 кВ с номинальным напряжением переменного тока до 0,22 кВ или постоянного тока до 0,7 кВ (диапазон толщины Ip-1 для сечений 0,35-95 мм2 составляет 0,4-1,2 мм; Ir-1 – 0,6-1,6 мм);
- I-2 – без оболочки, 0,22/0,38 кВ, до 0,22 или 0,7 кВ (Ip-2 для сечений 0,35-95 мм2 – 0,5-1,6 мм; Ir-2 – аналогично Ir-1)
- И-3 – экранированный, 0,22/0,38 кВ, до 0,22 или 0,7 кВ, 0,4/0,6 кВ, до 0,4 или 1 кВ (Ир-3 для сечений 0,35-500 мм2 – 0,5-3,0 мм; Ир-3 для сечений 0,5-500 мм2 – 0,8-3,0 мм)
- И-4 – без оболочки, 0,22/0,38 кВ, до 0,22 или 0,7 кВ, 0,4/0,6 кВ, до 0,4 или 1 кВ (Ип-4 для 0,35-500 мм2 – 0,6-3,0 мм; Ир-4 – аналогично Ир-3)
- И-5 – 0,4/0,6 кВ, до 0,4 или 1 кВ, 1,8/3 кВ, до 1,8 или 6 кВ (Ип-5 для 4-500 мм2 – 2,2-3,0 мм; Ип-5 для 1,5-500 мм2 – 1,8-3,8 мм);
- И-6 – 3,6/6 кВ, до 3,6 кВ (Ип-6 для 10-500 мм2 – 3,0-3,2 мм; Ир-6 для 10-150 мм2 – 4,0 мм).
Толщина изоляции кабелей на напряжение до 10 кВ из пропитанной специальной бумаги указана в ГОСТ 23436-83 и составляет 0,6-2,75 мм.
Толщина оболочки кабеля зависит от факторов, аналогичных изоляционному слою, их стандарты и категории определены в ГОСТ 23386-78 (в обозначении также используются индексы "п" и "р"):
Толщина распространенных марок кабелей
Довольно часто для правильного выбора систем кабельных опор или требуемого диаметра защитных труб необходимо знать толщину или, правильнее сказать, наружный или внешний диаметр той или иной марки кабеля. В следующих таблицах приведены толщины наиболее часто требуемых типов кабеля: КГ, ВВГнг, СИП
Толщина кабеля КГ
| 1х2,5 | 6,3 | 2х0,75 | 8,4 |
| 1х4 | 7,3 | 2х1 | 8,6 |
| 1х6 | 8,3 | 2х1,5 | 9,2 |
| 1х10 | 9,9 | 2х2,5 | 10,8 |
| 1х16 | 10,9 | 2х4 | 12,3 |
| 1х25 | 12,8 | 2х6 | 14,7 |
| 1х35 | 14,9 | 2х10 | 19,8 |
| 1х50 | 16,6 | 2х16 | 21,8 |
| 1х70 | 18,5 | 2х25 | 26,6 |
| 1х95 | 22,4 | 2х35 | 29,9 |
| 1х120 | 24,4 | 2х50 | 34,5 |
| 1х150 | 27,3 | 2х70 | 38,3 |
| 1х185 | 29,7 | 2х95 | 43,6 |
| 1х240 | 34,8 | 2х120 | 47,5 |
| 3х0,75 | 8,8 | 2х150 | 54,6 |
| 3х1 | 9,1 | 2х185 | 58,5 |
| 3х1,5 | 9,8 | 2х240 | 68,9 |
| 3х2,5 | 11,4 | 4х1 | 9,9 |
| 3х4 | 13,1 | 4х1,5 | 10,7 |
| 3х6 | 15,6 | 4х2,5 | 12,5 |
| 3х10 | 21 | 4х4 | 14,8 |
| 3х16 | 23,1 | 4х6 | 17,2 |
| 3х25 | 28,2 | 4х10 | 23 |
| 3х35 | 31,8 | 4х16 | 25,3 |
| 3х50 | 36,6 | 4х25 | 30,9 |
| 3х70 | 40,7 | 4х35 | 36 |
| 3х95 | 46,3 | 4х50 | 40,3 |
| 3х120 | 50,6 | 4х70 | 44,8 |
| 3х150 | 58 | 4х95 | 53,3 |
| 3х185 | 62,2 | 4х120 | 58,1 |
| 3х240 | 73,3 | 4х150 | 65 |
| 5х1 | 10,8 | 4х185 | 69,8 |
| 5х1,5 | 11,7 | 5х35 | 39,6 |
| 5х2,5 | 14,2 | 5х50 | 44,3 |
| 5х4 | 16,3 | 5х70 | 49,4 |
| 5х6 | 19 | 5х95 | 58,7 |
| 5х10 | 25,2 | 5х120 | 65,1 |
| 5х16 | 29 | 5х150 | 71,7 |
| 5х25 | 35,1 | 5х185 | 78,1 |