Основным материалом при изготовлении современной кабельно-проводниковой продукции выступает медь и в меньшей степени алюминий. Такой выбор производителей не случайный, поскольку оба металла имеют доступную стоимость и обладают хорошей удельной проводимостью. Данная величина является обратной электрическому сопротивлению и определяет способность беспрепятственно проводить ток. Если плотность потока электронов становиться слишком интенсивной, возрастает и напряженность внутри электрополя.
Важность выбора сечения кабеля
Одинаково заряженные частички пытаются оттолкнуться друг от друга. Но площадь сечения кабеля ограничена. Места для всех электронов катастрофически не хватает, что провоцирует их масштабные метание «туда-сюда». В физике такие процессы описаны законом Джуля-Ленца и определяют количественный анализ термического проявления электрического тока (выделения избыточного тепла). Если сделать неправильный выбор сечения кабеля при расчете электропроводки слишком тонкий проводник будет разогреваться изнутри, постепенно плавить изоляцию, быстрей изнашиваться. Как результат:
- утечка опасного для жизни тока;
- короткое замыкание;
- возникновение пожара;
- сгоревшая техника и оборудование;
- увеличение расходов на повторные демонтажные и монтажные работы.
Также экономически нецелесообразно использовать слишком толстую электропроводку с большим запасом удельной проводимости. Оптимальный выход из ситуации корректный подбор сечения кабеля по мощности и току с применением опробованных на практике и закрепленных в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) таблиц, формул, методик.
Способы расчета сечения
Следует понимать, что диаметр (толщина, обхват) и площадь поперечного сечения проводника – разные величины. Первая указывает на габаритные характеристики изделия и служит размерным маркером при монтажно-укладочных работах. Вторая демонстрирует пропускную способность и участвует в планировании электротехнического потенциала проводки. В качестве базового ориентира для расчетов используется максимальная потребляемая мощность и ток нагрузки. Также свое влияние оказывает тип сети (напряжение) – 1-фазная (220 В) или 3-фазная (380 В).
Сечение кабеля по мощности: как выбрать?
Наиболее простой способ – сложить вместе нагрузку каждого потребителя в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт). Данный показатель номинального энергопотребления указан на информационном шильдике (наклейке), выбит на корпусе, прописан в технической документации. Получив искомую сумму, следует задействовать типовую таблицу сечений медного провода по мощности для сети 220В или 380В (см. ниже).
| Сечение медного кабеля, мм² | Мощность, кВт (220В) | Мощность, кВт (380В) |
| 1,5 | 4 | 10 |
| 2,5 | 6 | 16 |
| 4,0 | 8 | 20 |
| 6,0 | 10 | 25 |
| 10,0 | 15 | 33 |
| 16,0 | 19 | 50 |
| 25,0 | 25 | 60 |
| 35,0 | 30 | 76 |
| 50,0 | 40 | 96 |
| 70,0 | 45 | 120 |
| 95,0 | 55 | 145 |
| 120 | 65 | 170 |
Таблица сечений алюминиевого кабеля по мощности при напряжении 220В или 380В поможет сделать правильный выбор, если запланировано использование более бюджетной электропроводки из алюминия.
| Сечение алюминиевого кабеля, мм² | Мощность, кВт (220В) | Мощность, кВт (380В) |
| 2,5 | 4,5 | 12 |
| 4,0 | 6 | 15 |
| 6,0 | 8 | 20 |
| 10,0 | 10 | 26 |
| 16,0 | 13 | 36 |
| 25,0 | 18 | 46 |
| 35,0 | 22 | 55 |
| 50,0 | 30 | 73 |
| 70,0 | 36 | 92 |
| 95,0 | 44 | 112 |
| 120 | 51 | 133 |
Все приборы и устройства, работающие от сети, условно можно разделить на две большие группы – с активным или реактивным типом нагрузки. Первая полностью трансформируют электроэнергию в полезную работу, например лампочки, чайники, духовки, электроплиты, обогреватели.
Потребители с реактивной мощностью способны брать, накапливать, а затем и сбрасывать неиспользованные ватты в проводку за счет смещения графиков напряжения и тока (выражен через cosφ). По такому принципу работают электродвигатели, инструменты, пылесосы, холодильники, зарядки, все электронные устройства. Насколько неправильно забывать о таком значимом нюансе, показывают формула полной мощности.
Для активной нагрузки она имеет вид P = напряжение (U) × силу тока (I) или P = активная нагрузка (QА) ÷ 1. Здесь 1 это значение cosφ, поскольку синусоиды тока и напряжения совпадают и имеют нулевое отклонение. Как известно из школьного курса cos0° = 1.
Расчет кабеля по реактивной мощности несколько сложнее, несмотря на применение аналогичной формулы P = QР ÷ cosφ. Точное значение cosφ можно получить только прочитав паспортные данные устройства. А если дрель, насос или пылесос еще не приобретены? В такой ситуации используют среднестатистический показатель cosφ равный 0,7. И что же это дает?
Давайте, рассмотрим ситуацию на примере, когда к одной линии питания 220В одновременно могут подключаться три устройства с реактивной мощностью по 1,5 кВт. Алгоритм действий следующий:
- суммируем нагрузку;
- полученный результат в 4,5 кВт сравниванием с данными в таблицах:
- выбираем для проводки медный кабель 2,5 мм2 или алюминиевых аналог 4 мм2, обеспечивая определенные запас электропрочности.
Теперь перепроверим результат, задействовав cosφ. Получаем (1,5 кВт + 1,5 кВт + 1,5 кВт) ÷ 0,7 = 6,4 кВт. Смотрим опять в таблицы и видим, что одобренные ранее вариант уже не подходит.
При расчете сечения провода по мощности любого типа желательно задействовать корректный коэффициент запаса (J), чтобы заранее предусмотреть добавление нового потребителя или замену используемых на более мощные. На практике значение «J» никогда не опускается ниже 1,5 единиц. Также редко оно поднимается выше 2 единиц (двойной запас).
Давайте повторно пересмотрим результаты наших расчетов используя завершенную формулу P = QР ÷ cosφ × J. Получаем P = (1,5 кВт + 1,5 кВт + 1,5 кВт) ÷ 0,7 × 1,5 = 9,6 кВт. Используем табличные значении и выбираем медный кабель 6,0 мм2 или алюминиевый сечением 10 мм2. Такая электропроводка не только выдержит любые перегрузы, но и безопасно прослужит многие десятилетия.
Для удобства выбора сечение провода по мощность объединим в таблице значения для алюминия и меди
| Сечение кабеля, мм² | Медь, мощность в кВт для 220В/380В | Алюминий, мощность в кВт для 220В/380В |
| 1,5 | 4/10 | — |
| 2,5 | 6/16 | 4,5/12 |
| 4,0 | 8/20 | 6/15 |
| 6,0 | 10/25 | 8/20 |
| 10,0 | 15/33 | 10/26 |
| 16,0 | 19/50 | 13/36 |
| 25,0 | 25/60 | 18/46 |
| 35,0 | 30/76 | 22/55 |
| 50,0 | 40/96 | 30/73 |
| 70,0 | 45/120 | 36/92 |
| 95,0 | 55/145 | 44/112 |
| 120 | 65/170 | 51/133 |
Как рассчитать сечение кабеля по току
Методика выбора кабеля по току отличается точностью и вариативностью под конкретные условия монтажа и эксплуатации электросети. Не вызывает особых сложностей в применении благодаря понятным алгоритмам и зафиксированным в таблицах ПУЭ значениям.
Для 1-фазной сети 220В адаптирована формула I = (P × К) ÷ (U × cosφ), где I – сила тока в амперах, U – напряжение. Коэффициент одновременности К принимает значение «1» для одного прибора, «0,8» для 3-4, «0,75» для 5-7. Формула для 3-фазной сети 380В немного сложнее I=P ÷ (U × √3cosφ). Полученный результат лучше округлить в большую сторону при этом нужно помнить о соответствии единиц измерения. Если в формуле указано напряжение в вольтах – мощность должна быть в ваттах (Вт), а не в киловаттах (кВт).
Таблица токов и сечений кабелей представлена ниже (учтены форм-фактор проводников, материал жил, способ монтажа).
| Сечение кабеля, мм² | 1-жильная медь/алюм. (по воздуху, в стене), А | 2-жильная медь/алюм. (воздух), А | 2-жильная медь/алюм. (в стене, земле), А | 3-жильная медь/алюм. (воздух), А | 3-жильная медь/алюм.(в стене, земле), А |
| 1,5 | 23/- | 19/- | 33/- | 19/- | 27/- |
| 2,5 | 30/23 | 27/21 | 44/34 | 25/19 | 38/29 |
| 4,0 | 41/31 | 38/29 | 55/42 | 35/27 | 49/38 |
| 6,0 | 50/75 | 50/38 | 70/55 | 42/32 | 50/46 |
| 10,0 | 80/60 | 70/55 | 105/80 | 55/42 | 90/70 |
| 16,0 | 100/75 | 90/70 | 135/105 | 75/60 | 115/90 |
| 25,0 | 140/105 | 115/90 | 175/135 | 95/75 | 180/115 |
| 35,0 | 170/130 | 140/105 | 210/160 | 120/90 | 225/140 |
| 50,0 | 215/165 | 175/135 | 265/205 | 145/110 | 275/175 |
| 70,0 | 270/210 | 215/165 | 320/245 | 180/140 | 330/210 |
| 95,0 | 325/250 | 260/200 | 385/295 | 220/170 | 385/255 |
| 120 | 385/295 | 300/230 | 445/340 | 260/200 | 435/295 |
вВ итоговых расчетах лучше не забывать о коэффициенте запаса хотя бы на уровне 1,5. Это позволит избежать переделок в будущем и обеспечит максимальную безопасность эксплуатации электроустановок. Проверенные таблицы сечения кабеля по мощности и току с учетом навыком в применении расчетных формул обеспечат быстрый и корректный подбор надежной электропроводки для квартиры, дома, гаража, производственного объекта. При выборе проводников следует уделять особое внимание характеристикам изоляции, отдавая предпочтения термостойким и не поддерживающим горение вариациям, который обычно маркируются буквами «НГ». При закладке кабеля в тонкие стены или очень прочные стены, можно использовать плоские модификации кабеля, которые не требуют глубого штробления, например ВВГ-П.
