Расчет сечения кабеля по мощности: калькулятор или таблицы по науке для начинающего электрика

Неправильно выполненные электромонтажные работы при строительстве или ремонте дома часто сопровождаются авариями, пожаром или получением электрических травм. Поэтому сразу на стадии их планирования необходимо использовать проводку, отвечающую требованиям безопасности.

В статье показываю, как выполнить расчет сечения кабеля по мощности: калькулятор и таблицы прилагаются. Информацию для новичков дополняю картинками и схемами, поясняющими основные электрические процессы.

Опытный электрик может не читать пояснения, а сразу через раздел содержания открыть онлайн калькулятор и сделать в нем нужные вычисления.

Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски

С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.

Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.

А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.

Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.

Этот участок обладает повышенным сопротивлением. Оно создает падение напряжения на входе в гараж до 185 вольт. А этого уже недостаточно для нормальной работы электродвигателей различных станков.

У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:

1. стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
2. от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.

В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:

• его отключение от защит;
• или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.

Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.

Калькуляторы расчета необходимого сечения проводника

При проведении самостоятельных электромонтажных работ начищающие мастера наверняка становятся перед проблемой – какое сечение провода необходимо на том или ином участке квартирной (домашней) проводки. Это можно определить несколькими способами, или даже просто узнать, проконсультировавшись у опытного электрика.

Калькуляторы расчета необходимого сечения проводника

А можно и провести собственный расчет, исходя из того, что конкретно планируется подключать на прокладываемой линии. Это не столь сложно, если применить предлагаемые калькуляторы расчета необходимого сечения проводника. Первый из них – основной, второй – позволяет провести проверку и, при необходимости, корректировку.

Ниже будет дано несколько пояснений по работе с калькуляторами.

Калькулятор №1 — расчет необходимого сечения проводника

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с первым калькулятором

Расчет в данном случае проводится исходя из допустимой плотности тока. Этот параметр установлен отдельно для медных и алюминиевых проводов, отдельно для открытой и закрытой проводки. Главный смысл в том, что при допустимой плотности тока (ампер на мм² сечения проводника) проводник не нагревается до опасных температур, способных привести к плавлению изоляции, со всеми вытекающими последствиями.

Итак, для расчёта в соответствующих полях калькулятора следует указать:

• Тип планируемой проводки: медь или алюминий, открытая или закрытая. Кстати, провода, заключенные в кабель-каналы, которые располагаются вроде бы на поверхности стены, все равно относятся к закрытой проводке, так как нормального теплоотвода там нет. Аналогично – с участками в шкафах или коробках.
• Напряжение, которое будет задействоваться на линии. Оно кстати, в ряде случаев может быть не только переменным, но и постоянным.
• Какая температура будет считаться нормальной в помещении? Дело в том, что чем выше исходная температура, тем ближе порог начала плавления изоляции (90 градусов), и тем меньшую нагрузку должны испытывать провода. Так, на каждые 10 градусов превышения от нормальных +20-25 ℃ (напрмиер, сушилка, предбанник, оранжерея) вводится понижающий коэффициент. Все это будет учтено при расчете.
• Далее, необходимо указать мощности приборов, которые по замыслу будут подключаться к этой линии. Предоставляется возможность ввести до 6 разных нагрузок.

Причем две последние – еще и с учетом реактивной мощности. Некоторые приборы, оснащенные, например, мощными электродвигателями, помимо номинальной потребляемой мощности задействуют еще и реактивную. Для таких изделий общая мощность получается выше, а для ее определения используется коэффициент, называемый cos φ, и указываемый в паспорте прибора. В том случае, если реактивная мощность не задействуется, cos φ остается равным единице.

Любое из полей мощности может быть оставлено незаполненным – тогда оно просто исключится из расчета.

• Вряд ли все приборы, планируемые к подключению в линии, будут работать одновременно. Но к подобной ситуации все же надо быть в определенной степени готовым. Существует так называемый коэффициент спроса, который учитывает вероятность одновременного подключения нагрузки. Он будет введен в расчет исходя из количества планируемых приборов.
• Наконец, при прокладке линии иногда бывает нелишним продумать некоторый задел мощности на будущее, например, на случай расширения «парка» свой бытовой техники. В последнем поле предлагается указать коэффициент запаса – от 1.0 (все остается без изменений) до 2.0, с шагом в 0.1.

Результат вычислений показывается в квадратных миллиметрах, и затем приводится (округляется) в большую сторону к ближайшему стандартному сечению провода.

Калькулятор №2 — проверка сечения провода на падение напряжения в линии

Перейти к расчётам

Пояснения по работе со вторым калькулятором

Никогда не стоит забывать о том, что любой провод сам по себе имеет сопротивление, вызывающее, в соответствии с законом Ома, определенное падение напряжения. Особенно это бывает чувствительно на линиях большой протяженности. И если планируется прокладка длинного кабеля, скажем, в мастерскую или на удалённую кухню, или даже просто изготовление удлинителя для строительных или садово-огородных работ, нелишним будет проверить и этот параметр.

Согласно существующим правилам, падение напряжения на линии не должно превышать 5% от номинального.

Для расчета понадобится указать:

• Номинальное напряжение в линии.
• Тот ток нагрузки, по которому подбиралось сечение кабеля. Нужно просто просуммировать мощность всех приборов, которые учитывались в предыдущем калькуляторе, а затем разделить сумму на напряжение.
• Далее, указывается материал проводки: медь или алюминий. Это необходимо для внесения в алгоритм расчета значений удельного сопротивления.
• Следующее поле ввода данных – длина создаваемой линии в метрах.
• Наконец, последний пункт – сечение проводника кабеля. Важно – это должен быть не результат предыдущего калькулятора, а уже округленное стандартное значение.

После нажатия на кнопку высвечивается ответ.

1. Если полученное значение падения напряжения меньше 5%, то можно, ничего не меняя, продолжить прокладку с кабелем указанного сечения.
2. Если значение больше 5%, то следует увеличить сечение кабеля на один шаг, и снова провести расчет. И так, пока результат не войдет в рамки 5%.

Выбор кабелей для домашней проводки – ответственная задача!

В этом вопросе начинающими традиционно допускается очень большое количество ошибок, каждая из которых может обернуться весьма серьезными, если не сказать больше, последствиями. О нюансах выбора кабелей для домашней проводки – читайте в отдельной подробной публикации нашего портала.

Принципы выбора кабеля по току: какие процессы учитываются

Провода и кабели для домашней проводки выпускаются большим ассортиментом с разным сечением жил из меди или алюминия. Их поперечное сечение вычисляется по формуле площади круга через диаметр, который легко определить измерительными инструментами, например, микрометром.

Поскольку они предназначены для работы в разных условиях эксплуатации, то обладают различной конструкцией, каждая из которых имеет свое название, например, NYM, ПУНП, ПУНГП, ВВГ, ВВГнг, ПВС и другие обозначения.

Внутренняя конструкция любого из них состоит из металлических жил и изоляции. В качестве примера показываю картинкой кабель ВВГнг.

Любая жила обладает электрическим сопротивлением. При прохождении тока по ней выделяется тепло, описываемое законом Джоуля-Ленца. Оно зависит от величины нагрузки, времени ее протекания и сопротивления проводника.

При этом происходит нагрев:

1. металла жилы;
2. слоя изоляции;
3. окружающей кабель среды.

С третьим вопросом предлагаю разобраться поподробнее.

Как влияют условия эксплуатации на работу проводки: особенности открытой и закрытой прокладки

Обратите внимание на то, что окружающая кабель среда может отводить тепло, снижая нагрев, либо повышать его температуру за счет локализации места прокладки расположенными в непосредственной близости теплоизолирующими материалами.

Поэтому расположенная на открытом воздухе проводка, благодаря естественной вентиляции (перемещения тепла вверх, а охлажденных масс вниз), охлаждается лучше, чем спрятанная в трубах или внутри строительных конструкций.

Изоляционные материалы хорошо работают при нагреве до допустимой температуры, а после достижения ею критических значений усыхают, теряя свои диэлектрические свойства. Тогда через них создаются токи утечек, приводящие к авариям или пожарам.

Поэтому для каждого типа провода уже выбраны температуры допустимого нагрева с учетом прохождения по ним длительных нагрузок. Поскольку сопротивление по закону Ома уже влияет на величину тока, то по нему и проводится весь расчет.

При пользовании этой методикой необходимо суммировать все нагрузки, которые могут проходить по жиле. Например, розетки, подключенные шлейфом, могут питать одновременно несколько бытовых приборов. Этот момент следует учитывать при выборе сечения питающего их кабеля.

Чтобы не усложнять этот процесс формулами на практике используются уже готовые таблицы. Привожу выдержку из них, необходимую для домашнего мастера.

Способ выбора сечения кабеля по току является базовым. Он:

• основан на многочисленных научных экспериментах;
• заложен в ПУЭ для обеспечения надежной и безопасной работы электрооборудования;
• позволяет оптимально выбрать сечение проводки по цене.

Для обеспечения повышенной безопасности при эксплуатации допустимо создавать запас по площади, используя кабель с более толстыми жилами. А монтировать его с уменьшенным сечением опасно.

Сечение кабеля

Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5 мм², а на освещение — 1,0-1,5мм².

Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении.

При прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Таблица нагрузок по сечению кабеля:

Для самостоятельного расчета необходимого сечение кабеля, например, для ввода в дом, можно воспользоваться кабельным калькулятором или выбрать необходимое сечение по таблице.

Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабели в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя.

При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п.

Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
• поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
• поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
• поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
• поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.

Как рассчитать кабель по мощности нагрузки простыми словами

У большинства современных бытовых приборов в сопроводительной документации указывается информация не о токе нагрузки, а о величине мощности потребления. Эти параметры электрической сети взаимосвязаны.

Их легко пересчитать по известным формулам, содержащихся в шпаргалке электрика.

Однако есть более простой и доступный путь: уже готовая табличная форма. Она избавляет человека от математических вычислений.

Здесь действует то же правило сложения мощностей всех подключенных приборов, как и ранее для тока нагрузки.

Разберем пример. В розеточную группу из трех последовательно подключенных розеток может быть одновременно вставлено три потребителя с нагрузкой 2, 1,5 и 1,0 кВт. Складываем их и получаем 4,5 киловатта.

Смотрим таблицу. Для проводки 220 вольт, проложенной открытым способом, достаточно использовать медь сечением полтора квадрата или алюминий — 2,5. При выборе закрытого способа монтажа потребуется увеличить медный провод до 2,5 мм кв, а алюминиевый — до 4,0.

К слову: на любые розеточные группы общепринято выполнять монтаж проводов с сечением от 2,5 миллиметров квадратных. Здесь действуют дополнительные требования к их механической прочности, требующей запаса по толщине.

Особенно актуально это требование к алюминиевой проводке, обладающей пониженной механической прочностью. В этом не раз убедились многочисленные владельцы квартир в старых многоэтажных зданиях.

Создание небольшого запаса сечения кабеля в будущем может избавить владельца от непредвиденных проблем при приобретении и подключении нового, более мощного электрооборудования.

Расчет вводного кабеля

После подсчета суммарной мощности однофазных потребителей рассчитывается соответствующий ей ток по формуле:

где P – подсчитанная вами суммарная мощность, Вт;

U – напряжение сети, равное 220 В;

cos (φ) – коэффициент мощности, для бытовых приборов принимается равным единице;

Ки– коэффициент одновременности включения нагрузки, учитывающий, что ваши электроприборы вряд ли будут работать одновременно. Его точное значение трудно предугадать, поэтому для расчетов можно принять Ки = 0,75.

Для трехфазной нагрузки в сети напряжением 380 В ток подсчитывается по формуле:

Теперь можно узнать сечение вводного кабеля, по которому будет осуществляться питание квартиры или загородного дома. Для его выбора необходимо воспользоваться таблицей расчета сечений кабелей с поливинилхлоридной и полимерной изоляцией. Такую изоляцию имеют большинство изделий, использующихся для прокладки бытовых электропроводок. Для резиновой изоляции и сшитого полиэтилена нужна другая таблица, ее можно найти в ГОСТ 31996-2012.

Для того, чтобы определить допустимую нагрузку на четырехжильные и пятижильные кабели, данные из таблицы нужно умножить на коэффициент 0,93.

Применение алюминиевых проводов для монтажа электропроводок зданий запрещено с 2001 года. Но ввод питания в дом алюминиевым кабелем выполнить можно, если его сечение не менее 16 мм2.

Есть и ограничения для минимального сечения кабельных линий.

Выбор сечения кабеля по мощности и току: таблица справочных данных

Этот способ вобрал в себя две вышеприведенные методики расчета. Они просто сведены в общую таблицу.

Ей удобно пользоваться, имея любую информацию: по току нагрузки или потребляемой мощности, что позволяет не заниматься переводом одной величины в другую.

Однако во всех этих таблицах скрыт один параметр, а именно: очень длинная электрическая цепь. Она косвенно влияет на результаты расчета. Но об этом читайте в следующем подразделе.

Почему необходимо учитывать длину протяженной электрической магистрали в частном доме

Во всех приведенных таблицах учитывается итоговое действие электрического тока на нагрев металлической жилы. Его величина практически не меняется внутри пределов квартиры, где от вводного щитка до конечного потребителя расстояние редко превышает 15 метров.

Однако мы знаем, что электрическое сопротивление провода влияет на ток, а оно с увеличением расстояния всегда возрастает прямо пропорционально отношению удельного сопротивления к площади поперечного сечения.

На длинных участках дополнительно возникают потери напряжения, а все это необходимо учитывать в точных расчетах, что и применяется на практике в онлайн калькуляторе, приведенном в следующем разделе.

В качестве пояснения приведу пример такого влияния, применённого при монтаже точных измерительных цепей напряжения ТН на своей подстанции 330 кВ, где потери должны быть минимальными. С ними борются всеми доступными способами.

Эти ТН расположены на ОРУ-330 кВ. Они удалены от релейных панелей на дистанцию порядка 300-400 метров.

Сборка вторичных цепей выполнена в шкафу. Они к нему подаются от выводной коробки, расположенной внизу основания фарфорового изолятора коротким контрольным кабелем с жилами 1,5 мм кв.

Его длину можете оценить визуально по фотографии. Она не превышает несколько метров. Выходные кабели цепей напряжения, проложенные к панелям релейного зала, имеют повышенное сечение жил и превышают 16 мм квадратных.

Это хорошо видно на обратной стороне ввода релейной панели.

Сделано это для того, чтобы минимизировать потери напряжения на такой большой дистанции. Они не должны вносить погрешность большую 0,5%.

По самим же панелям разводка опять выполняется жилами 1,5 квадрата. Короткие расстояния от ТН к его шкафу и в релейном зале не оказывают существенного влияния на потери.

Приведенным примером я постарался показать, как длина протяженной магистрали может повлиять на выбор и расчет кабеля. Все это учтено в онлайн калькуляторе.