Результат падения напряжения
А что становится результатом этого процесса в фундаментальном смысле?
Давайте посмотрим, что происходит при снижении этой характеристики электрической энергии.
В соответствии с нормативной документацией ПУЭ, потери при движении тока от трансформаторной подстанции до самого отдаленного участка по электрической нагрузке для населенного пункта должны быть не более 9 %.
При этом потери в размере 4 % разрешаются от главного ввода до потребителя электроэнергии, а 5 % – от трансформатора до главного ввода.
В трехфазных коммуникациях нормативный показатель по ГОСТ 29322-2014 составляет 400 В ± 10 % при нормальной эксплуатации линии.Отклонение этой величины от норматива может приводить к следующим результатам для стационарных объектов или электрических приборов.
- Сбои в работе электроустановок, неправильная работа оборудования, выход его из строя, нарушение освещения объекта.
- Отключение электроприборов или сбои их корректной работы.
- Понижение ускорения вращения у электрических двигателей при старте, потери энергии, отключение устройств при нагреве.
- Некорректное распределение электронагрузки от начала линии до удаленного конца провода между объектами потребления.
- Работа на 50 % осветительных устройств помещения.
Нормальным значением для потерь при стандартном рабочем режиме электролинии является 5 %.
Эту величину допускается принимать для электросетей на этапе проекта.
Относительно токов большой мощности строятся протяженные электрические магистрали.
Выбор кабеля для электропроводки
Ток движется по проводам подобно тому, как вода течёт по трубе. Как в водопроводную трубу нельзя поместить жидкость большего объёма, так и по кабелю невозможно пропустить больше определённого количества тока. Кроме того, стоимость кабеля напрямую зависит от его сечения. Чем больше сечение, тем цена кабеля будет выше.
Водопроводная труба по сечению большая, чем нужно, стоит дороже, а слишком узкая не пропустит нужного количества воды. То же самое происходит и с током с той лишь разницей, что выбор кабеля, по сечению меньше заданного значения, намного опаснее. Такой провод все время перегревается, мощность тока в нем повышается. Из-за этого свет в помещении будет произвольно вырубаться, а в худшем случае произойдёт короткое замыкание, начнётся пожар.
Кабель в разрезе
В том, что выбранное сечение кабеля будет больше необходимого, ничего страшного нет. Наоборот, проводка, где мощность и сечение превышают нужное значение, прослужит намного дольше, но стоимость всех электромонтажных работ сразу вырастет как минимум в 2-3 раза, ведь основные затраты на электроснабжение заключаются именно в стоимости проводов.Правильно выбранное сечение позволит:
- избежать перегрева проводов;
- не допустить короткого замыкания;
- сэкономить на стоимости ремонта.
Применение сервис-калькулятора
Расчеты, таблицы, графики, диаграммы – точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.
Как это работает:
- Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
- В калькулятор нужно ввести следующие величины – ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
- Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
- После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
- Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.
Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.
Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.
Виды и структура потерь
Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.
Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:
- Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.
- Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.
- Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.
Расчет значения потерь
Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.
Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.
Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.
Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.
А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.
При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.
∆U= I*RL.
Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.
Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.
Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле
R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.
Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.
Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.
Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.
Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле
Расчёт потерь напряжения в кабеле
Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.
| Рис.1 | Рис.2 |
При равенстве сопротивлений Zп 1 =Zп 2 =Zп 3 и Zн 1 =Zн 2 =Zн 3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.
В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп 1 =Zп 2 ).
Правила расчёта потерь в кабеле при помощи таблиц Кнорринга
Подписка на рассылку
Кабельные жилы при пропускании тока будут выделять тепло. Величина тока в совокупности с сопротивлением жил определяют уровень потерь кабеля. Если иметь информацию о сопротивлении жил и о том, насколько велик пропускаемый через них ток, удастся узнать объём потерь в цепи.
Расчёт потерь выполняется при помощи формулы: ΔU,%=(Uном-U)∙100/ Uном. Где, Uном – номинальное входное напряжение, U – напряжение нагрузки. Выражаются потери в процентах от номинала, характерного для возникшего напряжения.
Практически намного проще использовать таблицы Кнорринга, востребованные при организации электропроводки. Информация в таблицах синхронизирует «момент нагрузки» и потери. Вычислить момент предлагается в виде произведения нагрузочной мощности (Р), измеряемой в киловаттах, и линейной длины (L), обозначаемой в метрах. Данные в таблицах Кнорринга отображают зависимость понесённых кабелем потерь от «момента нагрузки», применительно к двухпроводным медным линиям. Обязательным условием является наличие напряжения 220В.
Также разработана таблица, определяющая идентичную зависимость, но применительно к трёхфазным четырёхпроводным нулевым линиям при напряжении на уровне 380/220В. Есть схожие сведения и для трёхпроводных линий без нуля при 380В. Однако информация является достоверной исключительно при равенстве нагрузки в фазах, что позволяет определить ток в четырёхпроводных нулевых линиях, а именно в их нулевых жилах, также как нулевой.
Если нагрузка несимметричная применительно к трёхфазным линиям, то неизбежно увеличение потерь. Избежать ошибок в случае существенной нагрузочной асимметрии в нулевых линиях можно, используя таблицы, с данными для двухпроводных медных линий, однако это утверждение верно применительно к самой нагруженной фазе.
Разработана таблица Кнорринга, содержащая информацию, касающуюся зависимости от момента нагрузки кабельных потерь, верная для медных проводников при напряжении на уровне 12В. Рассчитать с помощью этой таблицы можно линейные потери посредством понижающих трансформаторов, питающих светильники с низким вольтажом.
Важно! Таблицы не учитывают линейное индуктивное сопротивление, из-за того, что при задействовании кабелей, оно является крайне малым и не может сравниваться с активным сопротивлением. Таблицы Кнорринга верны при подключённой в конце линии нагрузке, что позволяет вычислять момент нагрузки по формуле: М=L∙РН
Когда есть несколько схожих по мощности нагрузок, составляющих целостную нагрузку, и распределены они на протяжении всей линии, используется формула: М=L∙ РН ∙n/2
Таблицы Кнорринга верны при подключённой в конце линии нагрузке, что позволяет вычислять момент нагрузки по формуле: М=L∙РН. Когда есть несколько схожих по мощности нагрузок, составляющих целостную нагрузку, и распределены они на протяжении всей линии, используется формула: М=L∙ РН ∙n/2.
Если отмечается наличие двух соединённых линий с равномерным распределением нагрузки, можно вычислить потери напряжения, выявив сумму длин линий, при этом сечение кабелей в них допускается различное.
Как рассчитать потери напряжения в кабеле?
При проектировании сетей часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.
Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.
9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %, а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения 12–42 В (считая от источника напряжения, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.
В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.
СП 31-110-2003 (РФ). 7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.
С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.
Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.
ГОСТ 13109.
5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.
Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения, длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.
Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».
1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):
По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).
Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В
2 Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):
Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В
3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:
Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ
Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.
Причины падения напряжения
Перекос фаз в трехфазной цепи
Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:
- износ линий электропередач;
- недостаточная мощность трансформаторов;
- дисбаланс мощности или перекос фаз.
Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.
Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.
Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.
Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.
Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.
Проведение сложных расчетов
Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность. Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:. Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:
Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:
∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном
В этой формуле указаны следующие величины:
- P, Q — активная, реактивная мощность.
- r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
- U ном — номинальное напряжение.
Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.
Есть три варианта подключения нагрузки:
- от электрощита в конец линии;
- от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
- от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.
Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.
Советуем изучить — Источники питания в системах электроснабжения
Дальнейшие расчеты: если использовать медный кабель сечением 1,5 кв. мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки равна 30 метров.
По формуле потери напряжения составляют:
∆U = I*R/U*100 %, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление составляет 2 (две жилы)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.
Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.
Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.
Калькулятор падения напряжения
Калькулятор предназначен для расчёта падения напряжения в кабельных линиях подсистем питания и линиях систем оповещения с рабочим напряжением 12/24В.
Калькулятор предназначен для расчёта падения напряжения в кабельных линиях подсистем питания и линиях систем оповещения с рабочим напряжением 12/24В. В калькуляторе реализовано два типа расчета, которые можно изменять во время работы. При выборе «Расчет падения напряжения» программа произведет расчет напряжения в конце участка кабельной линии в зависимости от длины линии, силы тока и используемого сечения.
В режиме «Расчет сечения проводов» подбирается минимальное допустимое сечение провода в зависимости от длины линии, силы тока и минимального допустимого напряжения в конце линии.
Рассмотрим более подробно принцип работы программы на практике. Подберем необходимое сечение кабеля для линии оповещения с пятью оповещателями «ОПОП 2-35 12В», подключаемых к «РМ-4К прот.R3» (линии питания от «ИВЭПР» до «РМ-4К прот.R3» считаются аналогично).
Данный оповещатель сохраняет работоспособность при напряжении питания 10-13,8В и имеет ток потребления 0,035А. Указываем минимальное значение напряжения в калькуляторе 10В. Заполняем данные длины и силы тока для каждого участка линии. В столбце «Ток, А» заполняем ток потребления каждого элемента (программа автоматически рассчитывает сумму токов, протекающих на этом участке). Для создания нового участка нажимаем кнопку «Добавить».
После заполнения всех данных получаем, что минимально допустимое сечение кабеля для нашей линии 0,2 мм 2 .
Полученные расчеты падения напряжения можно выгрузить в формате «.doc» для дополнения выходной документации к проекту.
ООО «ТД Рубеж» 2021, все права защищены
Офлайн каталог продукции RUBEZH в вашем телефоне.Скачивайте мобильное приложение RUBEZH Ассистент
Источник
Материал проводников кабеля
Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.
Выберите материал проводников:
Суммарная мощность подключаемой нагрузки
Мощность нагрузки для кабеля определяется как сумма потребляемых мощностей всех электроприборов, подключаемых к этому кабелю.
Введите мощность нагрузки: кВт
Только для переменного тока
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:
Количество нагруженных проводов в пучке
Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного — фазный и нулевой, для переменного трехфазного — только фазные.
Выберите количество проводов:
Кабель с рассчитанным сечением не будет перегреваться при заданной нагрузке. Для окончательного выбора сечения кабеля необходимо проверить падение напряжения на токонесущих жилах кабельной линии.
Допустимое падение напряжения на нагрузке
Введите допустимое падение: %
Рассчитанное значение сечения кабеля является ориентировочным и не может использоваться в проектах систем электроснабжения без профессиональной оценки и обоснования в соответствии с нормативными документами!
Таблица сечения кабеля по мощности и току
Сечение
Токопроводящие жилы
мм.кв.
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
Сечение
токопроводящие жилы
мм.кв.
ток, А
Мощность, кВт
Ток, А
Мощность, кВт
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
Для чего нужен расчет сечения?
Электрические кабели и провода – основа энергетической системы, если они подобраны неправильно, это сулит множество неприятностей
Делая ремонт в доме или квартире, а особенно при возведении новой конструкции, уделите должное внимание схеме проводки и выбору корректного сечения кабеля для питания мощности, которая в процессе эксплуатации может возрастать
Специалисты нашей компании при монтаже стабилизаторов напряжения и систем резервного электропитания сталкиваются с халатным отношением электриков и строителей к организации проводки в частных домах, в квартирах и на промышленных объектах. Плохая проводка может быть не только в тех помещениях, где длительное время не было капитального ремонта, а также когда дом проектировался одним владельцем под однофазную сеть, а новый владелец решил «завести» трехфазную сеть, но уже не имел возможности подключить нагрузку равномерно к каждой из фаз. Нередко провод сомнительного качества и недостаточного сечения встречается в тех случаях, когда строительный подрядчик решил сэкономить на стоимости провода, а также возможны любые другие ситуации, когда рекомендуется делать энергоаудит.
Современный набор бытовых приборов требует индивидуального подхода для расчета сечения кабеля, поэтому нашими инженерами был разработан этот онлайн калькулятор по расчету сечения кабеля по мощности и току. Проектируя свой дом или выбирая стабилизатор напряжения, вы всегда можете проверить, какое сечение кабеля требуется для этой задачи. Все что от вас требуется, это внести корректные значения соответствующие вашей ситуации.
Обращаем ваше внимание, что недостаточное сечение кабеля ведет к перегреванию провода, тем самым существенно повышая возможность возникновения короткого замыкания в электрической сети, выходу из строя подключенного оборудования и возникновению пожара. Качество силовых кабелей и корректность выбора их сечения гарантирует долгие годы службы и безопасность эксплуатации
Расчет сечения кабеля для постоянного тока
Данный калькулятор хорош также тем, что позволяет корректно рассчитать сечение кабеля для сетей постоянного тока. Это особенно актуально для систем резервного питания на основе мощных инверторов, где применяются аккумуляторы большой емкости, а разрядный постоянный ток может достигать 150 Ампер и более
В таких ситуациях учитывать сечение провода для постоянного тока крайне важно, поскольку при заряде аккумуляторов важна высокая точность напряжения, а при недостаточном сечении кабеля могут возникать ощутимые потери и, соответственно, аккумулятор будет получать недостаточный уровень напряжения заряда постоянного тока. Подобная ситуация может послужить ощутимым фактором сокращения срока службы батареи
Источник
Источник
AWG chart
| AWG # | Diameter(inch) | Diameter(mm) | Area(kcmil) | Area(mm2) |
|---|---|---|---|---|
| 0000 (4/0) | 0.4600 | 11.6840 | 211.6000 | 107.2193 |
| 000 (3/0) | 0.4096 | 10.4049 | 167.8064 | 85.0288 |
| 00 (2/0) | 0.3648 | 9.2658 | 133.0765 | 67.4309 |
| 0 (1/0) | 0.3249 | 8.2515 | 105.5345 | 53.4751 |
| 1 | 0.2893 | 7.3481 | 83.6927 | 42.4077 |
| 2 | 0.2576 | 6.5437 | 66.3713 | 33.6308 |
| 3 | 0.2294 | 5.8273 | 52.6348 | 26.6705 |
| 4 | 0.2043 | 5.1894 | 41.7413 | 21.1506 |
| 5 | 0.1819 | 4.6213 | 33.1024 | 16.7732 |
| 6 | 0.1620 | 4.1154 | 26.2514 | 13.3018 |
| 7 | 0.1443 | 3.6649 | 20.8183 | 10.5488 |
| 8 | 0.1285 | 3.2636 | 16.5097 | 8.3656 |
| 9 | 0.1144 | 2.9064 | 13.0927 | 6.6342 |
| 10 | 0.1019 | 2.5882 | 10.3830 | 5.2612 |
| 11 | 0.0907 | 2.3048 | 8.2341 | 4.1723 |
| 12 | 0.0808 | 2.0525 | 6.5299 | 3.3088 |
| 13 | 0.0720 | 1.8278 | 5.1785 | 2.6240 |
| 14 | 0.0641 | 1.6277 | 4.1067 | 2.0809 |
| 15 | 0.0571 | 1.4495 | 3.2568 | 1.6502 |
| 16 | 0.0508 | 1.2908 | 2.5827 | 1.3087 |
| 17 | 0.0453 | 1.1495 | 2.0482 | 1.0378 |
| 18 | 0.0403 | 1.0237 | 1.6243 | 0.8230 |
| 19 | 0.0359 | 0.9116 | 1.2881 | 0.6527 |
| 20 | 0.0320 | 0.8118 | 1.0215 | 0.5176 |
| 21 | 0.0285 | 0.7229 | 0.8101 | 0.4105 |
| 22 | 0.0253 | 0.6438 | 0.6424 | 0.3255 |
| 23 | 0.0226 | 0.5733 | 0.5095 | 0.2582 |
| 24 | 0.0201 | 0.5106 | 0.4040 | 0.2047 |
| 25 | 0.0179 | 0.4547 | 0.3204 | 0.1624 |
| 26 | 0.0159 | 0.4049 | 0.2541 | 0.1288 |
| 27 | 0.0142 | 0.3606 | 0.2015 | 0.1021 |
| 28 | 0.0126 | 0.3211 | 0.1598 | 0.0810 |
| 29 | 0.0113 | 0.2859 | 0.1267 | 0.0642 |
| 30 | 0.0100 | 0.2546 | 0.1005 | 0.0509 |
| 31 | 0.0089 | 0.2268 | 0.0797 | 0.0404 |
| 32 | 0.0080 | 0.2019 | 0.0632 | 0.0320 |
| 33 | 0.0071 | 0.1798 | 0.0501 | 0.0254 |
| 34 | 0.0063 | 0.1601 | 0.0398 | 0.0201 |
| 35 | 0.0056 | 0.1426 | 0.0315 | 0.0160 |
| 36 | 0.0050 | 0.1270 | 0.0250 | 0.0127 |
| 37 | 0.0045 | 0.1131 | 0.0198 | 0.0100 |
| 38 | 0.0040 | 0.1007 | 0.0157 | 0.0080 |
| 39 | 0.0035 | 0.0897 | 0.0125 | 0.0063 |
| 40 | 0.0031 | 0.0799 | 0.0099 | 0.0050 |
Основные понятия
Любое металлическое изделие состоит из кристаллической решетки. Через нее проходят электроны, подвижные частицы, из-за чего электричество трансформируется в тепловую энергию. Данное свойство с успехом используется производителями обогревателей и осветительных приборов. Однако в обычных электрических системах перегрев кабеля недопустим, поскольку он со временем приведет к нарушению изоляцию и воспламенению
Поэтому важно подобрать правильное сечение проводников, чтобы те выдерживали допустимые (потенциальные) токовые нагрузки сети
Для этого учитываются два термина:
- сечение провода;
- плотность тока.
Зависимость плотности тока от сечения
Даже если будет подобрано правильное сечение провода, он все равно может перегреться. Причин несколько: слабый контакт в местах соединения или окисления, связанные с недопустимой скруткой алюминиевой и медной жил.
Сечение провода
Для выбора сечения токоведущей жилы (проводника, а не всего кабеля с оболочкой и изоляцией) ориентируются по двум параметрам:
- нагрев в допустимых пределах;
- потеря напряжения.
Неверный выбор сечения кабеля может привести к перегреву и возгоранию
Для расчета потенциального нагрева нужно учитывать длительно допустимую температуру. Величина напрямую зависит от возможной силы тока Iп. После использования формулы вы получите расчетный ток Iр, который должен отличаться от Iп и быть меньше его значения (ни в коем случае не больше!). При выборе сечения используют следующую формулу:
Iр = Pн/Uн,
где:
- Pн — номинальная мощность, Вт;
- Uн — номинальное напряжение, В.
Пользоваться данной формулой можно для расчета токов в проводниках с уже устоявшейся температурой при условии, что на кабель не влияют другие охлаждающие или согревающие факторы. Величина длительно допустимого тока Iп зависит от разных параметров: сечение, материал изготовления, изоляционная оболочка и способ монтажа.
Чтобы проверить падение напряжения на воздушной линии электропередач, пользуются следующей формулой:
Uп = (U — Uн) *100/ Uн,
где:
- U — напряжения от источника;
- Uн — напряжение в месте, где подключается приемник напряжения.
Максимально допустимое отклонение напряжения — 10%.
Плотность тока
Данная физическая величина является векторной. Для ее обозначения используют латинскую букву J. Формула расчета выглядит следующим образом:
J = I/S,
где:
- I — сила тока, А;
- S — площадь поперечного сечения, кв. мм.
Предельная плотность тока для алюминиевых и медных проводов
Плотностью тока называют объем тока, который проходит через проводник заданного сечения за определенный отрезок времени. Измеряется в А/кв. мм.
Что означает падение напряжения
Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах
Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети
Мнемоническая диаграмма для закона Ома
Более того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение происходит при передаче тока. Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.
Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением
Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.
Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.
Вам это будет интересно Особенности индуктивного сопротивления
Закон Ома для участка цепи
Причины падения напряжения
Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.
Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.
Падение напряжения происходит по следующей схеме:
- Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
- Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
- В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
- Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
- При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
- Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.
Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.
Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения
На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.
Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.
