ПУЭ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей

Длительно-допустимые токовые нагрузки кабелей

Токи, протекающие по кабелю, нагревают проводник. Это не относится к полезному действию тока, как например, нагревание спирали лампочки или электрической плитки. Поэтому мы и не учитываем это действие, когда рассчитываем общую мощность потребления. Однако забывать о расходе энергии на нагревание проводов не следует, так как это может привести к печальным последствиям.

Величина тока, протекающего по проводам, зависит от мощности устройств-потребителей, так как мощность, выделяемая на самих проводах, пренебрежимо мала — в связи с малым удельным сопротивлением металлов, используемых для провода и в кабеле проводки. Ток течет только тогда, когда мы включаем в сеть приборы.

При этом суммарный ток в каждый момент времени определяется только мощностью приборов (связанной с сопротивлением), потребляющих энергию в сети именно в этот момент времени. Но при расчете сети по току и мощности всегда необходимо брать только ситуации, когда одновременно включены все потребляющие устройства.

Только такой подход дает возможность застраховаться от всех возможных перегрузок. Но и это еще не все. В момент включения многие устройства потребляют так называемый стартовый ток, который может быть процентов на 10–20 выше по потреблению от стационарной работы данного устройства.

Это связано у некоторых устройств с трудностью запуска — разгона массивных роторов, создания рабочих перепадов давления и так далее. Поэтому при выполнении расчета требуется делать поправку еще и на это.

Допустимый длительный ток для кабелей

Токонесущие провода под действием тока нагреваются всегда. Весь вопрос только в количестве выделяемой теплоты.

С одной стороны, она зависит от протекающего тока, удельного сопротивления материала проводника, его сечения, с другой — от факторов отведения тепла в условиях прохождения проводов: от количества проводов и их близости, изоляции, которая препятствует теплоотводу, наличия коробов или каналов, в которые заправлен кабель, скрытности проводки. И вообще, от климатических факторов, действующих на кабель в местах прохождения проводов: вентиляции, открытого пространства и так далее.

Качество проводки и старение

В результате действия всех этих многочисленных факторов провод, систематически нагревающийся от проходящего по нему тока, с точки зрения безопасности может быть:

Надежным носителем тока и напряжения. У такого провода срок будущей безаварийной работы можно считать неограниченным.
Старым или стареющим носителем электроэнергии. Качество провода за время эксплуатации снизилось, ухудшилась изоляция, стыки и соединения проводов потеряли часть проводимости. Старение провода имеет склонность со временем накапливаться и способствовать увеличению скорости старения и возрастанию отрицательных факторов.
Опасной проводкой электроэнергии. Режим работы таков, что аварии вероятны. Это выражается в увеличении нагрева проводов на обычном токе, неравномерности нагрева из-за ухудшения изоляции, окислении контактов, ухудшении равномерности сечения проводов из-за естественного для металлов окисления. Неравномерности тоже имеют свойство усиливать старение и локально ухудшать качество.

Температура, таким образом, является очень важным показателем безопасности работы электрической проводки. Кроме того, температурный режим сам по себе способен ухудшать проводку, а в случаях превышения предельного порога приводить к авариям. В результате допустимые токовые нагрузки кабелей должны быть уменьшены.

Например, есть такое правило, что каждые 8° лишнего нагрева кабеля по току ускоряют процессы (и химические, и физические) в материале в два раза. Это отражается на характеристиках проводника (особенно алюминиевого) и ухудшает характеристики изолятора.

Изоляция и температура

Изоляция в результате нагрева сама может стать источником опасных и вредных факторов. Например, ПВХ при увеличении температуры ведет себя так:

80 °С — размягчение;
100 °С — выделение HCl (летучего вредного газа, хлористого водорода, который при растворении в воде становится соляной кислотой). С повышением температуры процесс усиливается. При 160 °С его уже выделится 50%, при 300 °С — 85%;
210 °С — плавление;
350 °С — начинается возгорание углеродной основы ПВХ.

Это касается твердого ПВХ, мягкий содержит много добавок-пластификаторов, которые улетучиваются и способны загореться уже при 200 °С.

Размягчение, тем более плавление, кроет в себе другую опасность — могут сблизиться несущие ток провода, что обычно приводит к КЗ и возгоранию.

По соображениям безопасности верхней границей температуры проводов, по которым проходит электрический ток, установили 65 °С. Это при окружающей температуре воздуха 25 °С, земли — 15 °С.

Задача выдержать такую норму нагрева состоит в том, чтобы для всего разнообразия условий подобрать сечения для проводов из разных материалов, применяемых в электротехнике, достаточные для безопасного, то есть без накопления тепла, прохождения тока.

Обязательным условием является то, что имеется в виду допустимый длительный ток для кабелей, а не кратковременные перегрузки.

От внезапных перегрузок по току провода и кабели должны защищать автоматы на щите питания.

Причем их номиналы подбираются так, чтобы они были выше токов, возникающих при кратковременных, но допустимых перегрузках, но ниже опасных для сети перенапряжений.

Структура проводки потребляющей сети

Потребляющая сеть состоит из нескольких групп потребителей. В каждой из них свой характер нагрузок и режим токов, следовательно, и проводка должна соответствовать правилам безопасности.

Самое главное правило: должна быть обеспечена высокая нагружаемость там, где нагружено.

То есть вводные провода, несущие всю тяжесть потребления в сети, должны быть самыми большими по сечению, поскольку через них идет расход энергии на всю мощность нагрузок в рассматриваемой сети.

Пример. Расчет сечения кабеля для квартирной потребляющей сети

В таблице приведены приборы потребления

Ток шины из формулы суммарной мощности

Формула суммарной мощности

при KИ , коэффициенте использования, равном 75% и cos j = 1,

получается в диапазоне I = 41–81 А. Для проводки, учитывающей любые возможные варианты мощностей подключаемых электроприборов, следует брать верхнее значение и запас на будущее порядка 10–20%. Поэтому принимаем максимальный ток, равный 100 А.

Возможно, такая нагрузка ляжет на шины домовой сети тяжким бременем, и электроснабженческая организация не разрешит иметь столько потребителей сразу, однако выбор проводов не должен зависеть от таких «политических» вопросов. Тем более что проводка в старых домах уже демонстрирует недальновидность прежних ограничений.

Сечение шин, подведенных к квартирам, надо принимать как данность. Если мы делаем разводку в квартире сами, то делим ее на несколько подсетей по группам по току потребляющих устройств. От шин щитка питания каждая подсеть будет запитана отдельно. И выполнять ее нужно с расчетом на максимальное потребление именно в этой подсети.

Пуэ — правила устройства электроустановок

Для регламентации безопасности, касающейся всего, что связано с электроэнергией, существует система правил, которые начали разрабатываться с самого начала использования электроэнергии (1899 год, Первый всероссийский электротехнический съезд) и приводиться в систему, близкую к современной, сразу после Великой Отечественной войны в 1946–1949 годах. И существуют и продолжают разрабатываться и сейчас — в России, Белоруссии и на Украине.

Электробезопасность — это очень серьезно, несмотря на расхождения во взглядах где-то еще. У нас, например, предусматриваются и штрафы за несоблюдение правил устройства электроустановок для граждан, должностных лиц и предпринимателей и для юридических лиц.

То, что касается безопасности электропроводки, собрано в 1 разделе в 3 главе.

В таблицах отображен допустимый длительный ток для кабелей для множества вариантов проводов, металлов (разное удельное сопротивление), изоляции, характера (одножильный – многожильный), сечения провода, а также способов прокладки кабеля.

Полный текст 3 главы из 1 раздела 7-го издания ПУЭ имеется в следующем файле. Допустимый длительный ток для кабелей в них представлен в таблицах 3.1.7.4 – 3.1.7.11.

Для нашего примера построим таблицу, разбив всех потребителей на группы, в каждой группе посчитаем суммарную мощность, ток и найдем по ПУЭ соответствующее ему сечение кабеля для меди и алюминия.

В нашем случае выделим подсети и просчитаем для каждой из них суммарную мощность и максимальный ток. Из ПУЭ сделаем выбор сечения провода для медных проводов и алюминия:

Получилось, для осветительной сети подходит сечение провода 1 мм2 меди или 2 мм2 алюминия.

Для розеточной сети с невысоким потреблением (жилые помещения), соответственно,
1,5 и 2,5 мм2.

Две розеточные подсети со значительным уровнем потребления — в кухне и ванной — дали 4 и 5–6 мм2.

Отдельные потребители могут быть запитаны и отдельной проводкой с индивидуальным расчетом тока и сечения.

Пуэ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей – пожарная безопасность

ПУЭ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей

В процессе постройки дома в любом случае будет монтироваться проводка. В этот период нужно особенно тщательно выбирать сечение проводов и максимальную необходимую мощность, которую они могут выдерживать.

Для этого учитываются приблизительные данные обо всех потребителях электричества, приборах (начиная от кухонной, бытовой техники, заканчивая электрическим отоплением).

В этих целях полагаются на длительно допустимые токи кабелей ПУЭ.

Внутрення часть кабеля, по которой транспортируется ток, изготавливается из металла. Именно эту часть ещё называют сечением кабеля.

В качестве единиц измерения используют квадратные миллиметры. В зависимости от сечения кабеля он будет способен пропускать напряжение определённой мощности.

Ток, как известно, приводит к выделению тепла.

Эти температуры можно разделить на три разновидности:

изоляция останется целой при прохождении тока по кабелю;
изоляция расплавится, но внутренняя часть (металлическая) останется невредимой;
металл расплавится от такой температуры.

Допуск может получить кабель только в первом варианте. Если изоляция при определённом уровне тока плавится, использовать такие провода нельзя.

Также стоит отметить, что с уменьшением сечения провода будет возрастать его сопротивление, в связи с этим напряжение в кабеле будет падать.

Но с другой стороны, увеличение сечения приводит к большой массе самого провода и его стоимости.

Если говорить о материалах, из которых изготавливается внутренняя часть кабеля, то в основном используют медь или алюминий.

Медь более качественная и дорогая в связи с тем, что у неё более высокий уровень пропускной способности тока. Медь и алюминий имеют разные характеристики и физические свойства.

Это важно учитывать, поскольку при одинаковом диаметре провода материалы будут выдерживать разные нагрузки.

Расчёт по формуле

Зная необходимую формулу, даже начинающий мастер без соответствующего опыта работы сможет определить необходимое сечение кабеля. Именно это значение нужно высчитывать, поскольку существуют кабели с одной жилой, двумя и более.

То есть если изделие двужильное, то нужно учитывать общую площадь сечения двух жил. Преимуществом многожильных кабелей является то, что они более стойкие, гибкие. Они не «боятся» изломов при выполнении монтажных работ.

В основном производители для изготовления такого варианта используют медь.

Для определения допустимого тока для медных проводов или алюминиевых одножильного типа можно применять такую формулу: S = число пи * d 2 / 4 = 0.785 d 2 . При этом S — это площадь в квадратных миллиметрах, а d — диаметр.

Для того чтобы рассчитать допустимый ток для алюминиевых проводов или с использованием любого другого материала, применяется формула: S = 0.785 * n * d 2 . S — площадь, d — диаметр, n — число жил.

Диаметр провода можно определить с помощью микрометра или штангенциркуля, предварительно сняв изоляцию. Таким образом, можно сделать выбор сечения кабеля по току. Таблице ПУЭ такие расчёты будут отвечать.

Допустимая плотность

Плотность определить ещё проще. Для этого достаточно число ампер разделить на сечение.

От этого показателя также будет зависеть очень много. В первую очередь плотность отвечает за стабильность работы электросети.

Проводку можно разделить на два типа:

Характерными особенностями открытой является лучшая плотность тока за счёт большой теплоотдачи. Закрытую необходимо покупать с поправкой в меньшую сторону, поскольку это может вызвать перегрев, короткое замыкание и даже пожар.

Расчёты тепла — довольно сложный процесс. На практике исходят из максимально допустимой температуры самого слабого элемента конструкции.

Таким образом, максимально допустимая плотность тока — это величина, при которой пользоваться проводкой будет безопасно.

При этом стоит учитывать и максимальную температуру окружающей среды.

Плотность меди в открытой проводке составляет 5 А/мм2, а закрытой 4 А/мм2. Плотность алюминия в открытой проводке 3.

5 А/мм2, а в закрытой 3 А/мм2. В основном современные провода имеют изоляцию, сделанную из ПВХ или полиэтилена.

Они допускают нагрев максимум до 90 градусов.

Также стоит разобраться с определением терминов открытая и закрытая проводка. Первый вариант всегда располагается в открытом пространстве.

Закрытой будет считаться проводка, если она находится в распределительных коробах или щитках. Её минусом можно считать меньшую степень охлаждения.

Длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов

Если электрический ток будет протекать по проводнику в течение длительного времени, в этом случае установится определенная стабильная температура данного проводника, при условии неизменной внешней среды.

Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов.

Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки.

Большое значение имеет материал и сечение кабельно-проводниковой продукции, а также режим и условия эксплуатации.

Причины нагрева кабеля

Причины повышения температуры проводников тесно связаны с самой природой электрического тока. Всем известно, что по проводнику под действием электрического поля упорядоченно перемещаются заряженные частицы – электроны.

Однако для кристаллической решетки металлов характерны высокие внутренние молекулярные связи, которые электроны вынуждены преодолевать в процессе движения.

Токовая нагрузка по сечению кабеля

ПУЭ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей

При протекании электрического тока через проводник длительный период времени происходит нагрев проводника. Это связано с его электрическим сопротивлением движению заряженных частиц.

Величина тока, при которой температура проводника максимальна и остаётся стабильной, зависит от сечения токоведущей жилы. Эта токовая нагрузка по сечению кабеля.

Она зависит также от температуры внешней среды, методов прокладки и режима эксплуатации проводов и кабелей.

Перегрев проводника при прохождении тока

Основные понятия

Электрический ток, продвигая электроны через кристаллическую решётку металла, совершает работу, которая превращает электричество в тепло. Это выгодно, когда тепло используется для нагрева или освещения.

Совсем нежелательно, когда оно вызывает перегрев проводов или кабелей, разрушение изоляции и возгорание. Чтобы подобного избежать, необходимо производить подбор проводников на выдерживание длительных токовых нагрузок.

При этом рассматривают два основных фактора:

сечение провода;
плотность тока.

Внимание! Нагрев проводника может быть связан с плохим контактом в местах присоединений или с окислением в точках, где скручены вместе алюминиевые и медные провода. Такое происходит даже при правильном подборе сечения.

Сечение провода

Выбор сечения токопроводящей жилы рассматривают по двум характеристикам:

нагрев в допустимых пределах;
потеря напряжения.

Нагревание проводников критично для подземных и помещённых в шланговые или трубчатые футляры кабельных линий. Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) серьёзное значение имеет потеря напряжения. На комбинированных участках из двух рассчитанных сечений выбирается большее с округлением до стандартной величины.

Важно! При выборе сечения из таблицы или расчётах по формулам необходимо предварительно определиться с условиями эксплуатации.

Чтобы рассчитать допустимый нагрев, необходимо ориентироваться на длительную допустимую температуру. Её значение зависит от допустимой силы тока Iд. Полученный в результате вычислений расчётный ток Iр не должен соответствовать Iд и ни в коем случае не превышать его. Выбирая сечение, пользуются следующей формулой для расчётного тока:

Iр = Pн/Uн,

где:

Pн – номинальная мощность оборудования, Вт;
Uн – номинальное напряжение, В.

Формула справедлива для токов, проходящих через проводник, когда температура уже установилась, и внешние температурные факторы на неё не оказывают влияния. Длительно допустимый ток зависит от: сечения, материала проводника, изоляции и способа прокладки кабеля.

Формула для проверки падения напряжения на линии выглядит так:

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

где:

U – напряжения источника;
Uном – напряжение в точке подключения приёмника.

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Плотность тока

Это физическая величина, имеющая векторный характер. Обозначается буквой Jи имеет формулу для расчета в виде:

J = I/S,

где:

I – ток, А;
S – площадь поперечного сечения, мм2.

Иными словами, плотность тока – это количество тока проходящего через сечение проводника за единицу времени. Единица измерения – ампер на мм квадратный (А/мм2).

Для чего нужен расчет сечения кабеля

Поперечное сечение проводника

К выбору сечения нужно подходить со всей ответственностью. Чтобы знать, кабель 3х4 сколько выдерживает киловатт, надо уметь расшифровать цифры. Такая маркировка обозначает то, что в кабель имеет три жилы, с сечением по 4 мм2. Далее уже можно смотреть по таблице напряжения и мощности для выбора сечения.

Правильно подобранное сечение кабеля позволит смонтированным сетям не перегреваться, выдерживать даже кратковременные нагрузки, в 2-3 раза превышающие номинальную величину.

Это создаёт определённый запас по току в случае увеличения количества и мощности включённых в сеть потребителей.

Нагруженный по максимуму провод не будет нагреваться и создавать опасность самовозгорания, повлекшую за собой пожар на объекте.

В квартире при скрытой проводке обнаружить точное место повреждения сложно, требуется замена всего участка с выполнением штробы и последующего ремонта помещения.

Выбор по мощности

Нельзя просто так ответить на вопрос: «2 5 квадрата – сколько киловатт можно прицепить?». На сечение влияет диаметр жил кабеля, квт – это мощность потребителя.

Максимальная токовая защита

Для каждого помещения нужно подсчитать общее количество приборов, которые будут присоединяться к точке подключения. Таким образом, определяются с суммарной нагрузкой.

К примеру, на кухне будут установлены электроприборы, имеющие мощность:

электроплита – 5 кВт;
холодильник – 0,8 кВт;
посудомоечная машина – 2 кВт;
микроволновая печь – 1,5 кВт;
вытяжка – 0,5 кВт;
электрочайник – 2 кВт.

Это подразумевает монтаж, как минимум, двух розеток и подвод общего провода, рассчитанного на суммарную мощность 11,8 кВт, плюс 30% запаса для непредвиденных включений. Это могут быть пылесос, светильник и т.д.

Зная суммарную мощность Pсумм = 11,8 кВт (11800 Вт) и напряжение в сети U = 220 В, пользуясь формулой мощности, находят предполагаемый потребляемый ток в амперах (А).

I = P/U = 11800/220 = 53,6 А.

При одновременном включении приборы будут потреблять такой ток. Выбирая сечение подводящего проводника, к этому значению нужно добавить 30%. На практике не используют ГОСТ, а применяют «метод 5 А», просто прибавляя 5 А, не вычисляя проценты. Одновременное включение бытовых приборов редкий случай, поэтому запас по току в 5 А – вполне достаточная прибавка.

После расчета тока необходимо определиться с материалом токоведущих жил.

Информация. Алюминий дешевле меди, но для работы с одним и тем же током площадь поперечного сечения алюминиевых жил должна быть больше. Плотность тока у алюминия – 8 А/мм2, у меди – 10 А/мм2.

Далее нужное сечение выбирают по таблице, определив значение тока и материал, из которого выполнены токопроводящие жилы.

Выбор кабеля в таблице мощностей

Как рассчитать по току

Расчет падения напряжения в кабеле

Таблица токов, в которой можно найти тип бытового прибора, его приблизительные значения мощности, также указывает и интервал возможного потребляемого тока.

Потребляемые мощность и ток электроприборами

Название электроприбораМощность, кВтВеличина тока, А

Стиральная машина	2 – 2,5	9,0 – 11,4
Электроплита	4,5 – 8,5	20,5 – 38,6
Микроволновая печь	0,9 – 1,3	4,1 – 5,9
Холодильник, морозильник	0,2 – 0,8	0,9 – 3,6
Электрочайник	1,8 – 2,0	8,4 – 9,0
Утюг	0,9 – 1,7	4,1 – 7,7
Пылесос	0,7 – 1,4	3,1 – 6,4
Телевизор	0,12 – 0,18	0,6 – 0,8
Осветительные приборы	0,02 – 0,150	0,1 – 0,6

Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В

Если под рукой нет таблицы, но известен потребляемый ток, то вычислить сечение можно в два этапа, используя формулы:

Находят сопротивление материала при данном значении тока. Это можно сделать из формулы Закона Ома I = U/R. Выразив отсюда R, получают R = U/I.
Вычисляют площадь сечения, используя значение удельного сопротивления для конкретного материала. Применяют формулу:

R = (ρ*L)/S,

где:

ρ – удельное сопротивление;
L – длина проводника;
S – площадь сечения.

Преобразовав формулу, получают:

S = (ρ*L)/R.

Удельное сопротивление для меди ρ = 1,68*10-8 Ом*м, для алюминия – 2,82*10-8 Ом*м.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Можно подобрать сечение при определении нагрузки на кабель, зная только потребляемую мощность и длину. Расчёт производится в следующем порядке:

вычисляют силу тока I = P/U, (A);
находят сопротивление R = U/I, (Ом).

Далее, зная длину кабеля и удельное сопротивление материала, определяют площадь сечения S = (ρ*L)/R, (мм2).

Длительно допустимые токи

Какой ток считается длительно допустимым? Ясно, что для разных кабелей или проводников он будет различным. Для кабельной продукции существует рабочая длительная температура Тдд, указанная в документации. При такой температуре токопроводящие жилы могут находиться постоянно без вреда для своих характеристик.

Формула, связывающая длительно допустимый ток Iдд с Тдд, имеет вид:

Iдд = √((Тдд*S*Ктп)/R),

где:

Ктп – коэффициент теплопередачи;
R – сопротивление;
S – сечение жилы.

Для практического применения подходят таблицы из Правил Устройств Электроустановок (ПУЭ).

В таблице нагрузки представлена линейка допустимых токов.

Длительно допустимые токи

Открытая и закрытая прокладка проводов

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

открытая прокладка;
скрытая проводка.

Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры.

Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли.

Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия.

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

Общепринятые сечения для проводки в квартире

В квартирах допустимо применение кабелей только с медной жилой. Сечение жил измеряется в «квадратах». Один «квадрат» медной жилы проводит до 10 А. Для проводки в доме допустимо брать 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для лампочек.

Сечение и диаметр, отличие

Выбор сечения провода по количеству потребителей

Рассчитывая сечение питающего кабеля для квартиры, необходимо нарисовать схему. На чертёж нанести всех потребителей электроэнергии, для каждой комнаты.

Количество электроприёмников, включенных в отдельную цепь, будет составлять общее число только для этой цепи. Суммарная мощность всех потребителей – главный критерий при выборе сечения вводного кабеля.

Далее сечение будет уменьшаться по мере разветвления от общих цепей к отдельным ветвям схемы.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

Для определения токовых нагрузок в сетях с постоянным током берут во внимание одножильные провода. На какие нагрузки рассчитан провод, питающий лампочку 0,05 квт в фаре автомобиля? Питание бортовой сети осуществляет аккумуляторная батарея. Напряжение постоянного тока – 12 В. Ток, протекающий через провод от аккумулятора к фаре, будет равен:

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

Отсюда определяют сопротивление:

R = U/I = 12/4,15 = 2,9 Ом.

Зная удельное сопротивление меди и, приняв за максимальную длину провода L = 2 м, подставляют всё известное в формулу.

Это значит, что медный проводник должен иметь сечение:

S = (ρ*L)/R = (1,68*10-8*2)/2,9 = 1,9 мм2.

В ПУЭ есть множество таблиц, по которым можно определить токовую нагрузку однофазных и трёхфазных цепей переменного тока. Не обязательно производить математические вычисления. Достаточно оперировать известными параметрами и правильно определить сечение провода или кабеля.

Длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов

ПУЭ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей

Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Правильно выбранное сечение проводника не допускает падений напряжения, а также излишних перегревов под воздействием проходящего электротока. То есть, сечение должно обеспечивать наиболее оптимальный режим работы, экономичность и минимальный расход цветных металлов.

Сечение проводника выбирается по двум основным критериям, как допустимый нагрев и допустимая потеря напряжения. Из двух значений сечения, полученных при расчетах, выбирается большая величина, округляемая до стандартного уровня.

Потеря напряжения оказывает серьезное влияние преимущественно на состояние воздушных линий, а величина допустимого нагрева оказывает серьезное влияние на переносные шланговые и подземные кабельные линии.

Поэтому сечение для каждого вида проводников определяется в соответствии с этими факторами.

Понятие допустимой силы тока по нагреву (Iд) представляет собой протекающую по проводнику силу тока в течение длительного времени, в процессе которого появляется значение длительно допустимой температуры нагрева.

При выборе сечения необходимо соблюдение обязательного условия, чтобы расчетная сила тока Iр соответствовала допустимой силе тока по нагреву Iд.

Значение Iр определяется по следующей формуле: Iр, в которой Рн является номинальной мощностью в кВт; Кз – коэффициент загрузки устройства, составляющий 0,8-0,9; Uн – номинальное напряжение устройства; hд – КПД устройства; cos j – коэффициент мощности устройства 0,8-0,9.

Таким образом, любому току, протекающему через проводник в течение длительного времени, будет соответствовать определенное значение установившейся температуры проводника. При этом, внешние условия, окружающие проводник, остаются неизменными.

Величина тока, при которой температура данного кабеля считается максимально допустимой, известна в электротехнике, как длительно допустимый ток кабеля.

Этот параметр зависит от материала изоляции и способа прокладки кабеля, его сечения и материала жил.

Когда рассчитываются длительно допустимые токи кабелей, обязательно используется значение максимальной положительной температуры окружающей среды. Это связано с тем, что при одинаковых токах теплоотдача происходит значительно эффективнее в условиях низких температур.

В разных регионах страны и в разное время года температурные показатели будут отличаться. Поэтому в ПУЭ имеются таблицы с допустимыми токовыми нагрузками для расчетных температур.

Если же температурные условия значительно отличаются от расчетных, существуют поправки с помощью коэффициентов, позволяющих рассчитать нагрузку для конкретных условий.

Базовое значение температуры воздуха внутри и вне помещений устанавливается в пределах 250С, а для кабелей, проложенных в земле на глубине 70-80 см – 150С.

Расчеты с помощью формул достаточно сложные, поэтому на практике чаще всего используется таблица допустимых значений тока для кабелей и проводов. Это позволяет быстро определить, способен ли данный кабель выдержать нагрузку на данном участке при существующих условиях.

Условия теплоотдачи

Наиболее эффективными условиями для теплоотдачи является нахождение кабеля во влажной среде. В случае прокладки в грунте, отведение тепла зависит от структуры и состава грунта и количества влаги, содержащейся в нем.

Для того чтобы получить более точные данные, необходимо определить состав почвы, влияющий на изменение сопротивления. Далее с помощью таблиц находится удельное сопротивление конкретного грунта.

Данный параметр может быть уменьшен, если выполнить тщательную трамбовку, а также изменить состав засыпки траншеи.

Например, теплопроводность пористого песка и гравия ниже, чем у глины, поэтому кабель рекомендуется засыпать глиной или суглинком, в которых отсутствуют шлаки, камни и строительный мусор.

Воздушные кабельные линии обладают плохой теплоотдачей. Она ухудшается еще больше, когда проводники прокладываются в кабель-каналах с дополнительными воздушными прослойками. Кроме того, кабели, расположенные рядом, подогревают друг друга. В таких ситуациях выбираются минимальные значения нагрузок по току.

Чтобы обеспечить благоприятные условия эксплуатации кабелей, значение допустимых токов рассчитывается в двух вариантах: для работы в аварийном и длительном режиме. Отдельно рассчитывается допустимая температура на случай короткого замыкания. Для кабелей в бумажной изоляции она составит 2000С, а для ПВХ – 1200С.

Значение длительно допустимого тока и допустимая нагрузка на кабель представляет собой обратно пропорциональную зависимость температурного сопротивления кабеля и теплоемкости внешней среды.

Необходимо учитывать, что охлаждение изолированных и неизолированных проводов происходит в совершенно разных условиях. Тепловые потоки, исходящие от кабельных жил, должны преодолеть дополнительное тепловое сопротивление изоляции.

На кабели и провода, проложенные в земле и трубах, существенно влияет теплопроводность окружающей среды.

Если в одной траншее прокладывается сразу несколько кабелей, в этом случае условия их охлаждения значительно ухудшаются.

В связи с этим длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели снижаются на каждой отдельной линии. Данный фактор нужно обязательно учитывать при расчетах.

На определенное количество рабочих кабелей, проложенных рядом, существуют специальные поправочные коэффициенты, сведенные в общую таблицу.

Таблица нагрузок по сечению кабеля

Передача и распределение электрической энергии совершенно невозможно без проводов и кабелей. Именно с их помощью электрический ток подводится к потребителям.

В этих условиях большое значение приобретает токовая нагрузка по сечению кабеля, рассчитываемая по формулам или определяемая с помощью таблиц.

В связи с этим, сечения кабелей подбираются в соответствии с нагрузкой, создаваемой всеми электроприборами.

Предварительные расчеты и выбор сечения обеспечивают бесперебойное прохождение электрического тока. Для этих целей существуют таблицы с широким спектром взаимных связей сечения с мощностью и силой тока.

Они используются еще на стадии разработки и проектирования электрических сетей, что позволяет в дальнейшем исключить аварийные ситуации, влекущие за собой значительные затраты на ремонт и восстановление кабелей, проводов и оборудования.

Существующая таблица токовых нагрузок кабелей, приведенная в ПУЭ показывает, что постепенный рост сечения проводника вызывает снижение плотности тока (А/мм2).

В некоторых случаях вместо одного кабеля с большой площадью сечения, более рациональным будет использование нескольких кабелей с меньшим сечением.

Однако, данный вариант требует экономических расчетов, поскольку при заметной экономии цветного металла жил, возрастают затраты на устройство дополнительных кабельных линий.

Выбирая наиболее оптимальное сечение проводников с помощью таблицы, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во время проверки на нагрев, токовые нагрузки на провода и кабели принимаются из расчета их получасового максимума. То есть, учитывается средняя максимальная получасовая токовая нагрузка для конкретного элемента сети – трансформатора, электродвигателя, магистралей и т.д.

Кабели, рассчитанные на напряжение до 10 кВ, имеющие пропитанную бумажную изоляцию и работающие с нагрузкой, не превышающей 80% от номинала, допускается краткосрочная перегрузка в пределах 130% на максимальный период 5 суток, не более 6 часов в сутки.

Когда нагрузка кабеля по сечению определяется для линий, проложенных в коробах и лотках, ее допустимое значение принимается как для проводов, уложенных открытым способом в лотке в одном горизонтальном ряду. Если провода прокладываются в трубах, то это значение рассчитывается, как для проводов, уложенных пучками в коробах и лотках.

Если в коробах, лотках и трубах прокладываются пучки проводов в количестве более четырех, в этом случае допустимая токовая нагрузка определяется следующим образом:

Для 5-6 проводов, нагруженных одновременно, считается как при открытой прокладке с коэффициентом поправки 0,68.
Для 7-9 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,63.
Для 10-12 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,6.

Таблица для определения допустимого тока

Расчеты, выполняемые вручную, не всегда позволяют определить длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. В ПУЭ содержится множество разных таблиц, в том числе и таблица токовых нагрузок, содержащая готовые значения, применительно к различным условиям эксплуатации.

Характеристики проводов и кабелей, приведенные в таблицах, дают возможность нормальной передачи и распределения электроэнергии в сетях с постоянным и переменным напряжением. Технические параметры кабельно-проводниковой продукции находятся в очень широком диапазоне. Они различаются собственной маркировкой, количеством жил и другими показателями.

Таким образом, перегрев проводников при постоянной нагрузке можно исключить путем правильного подбора длительно допустимого тока и расчетов отведения тепла в окружающую среду.

Длительно-допустимый ток кабеля

ПУЭ длительно допустимые токовые нагрузки кабелей

Длительно-допустимый ток кабеля обозначает параметры токов, при которых наблюдается пиковый подъем температуры до своего максимума. На изменении данной характеристики больше всего влияет эксплуатационный режим, сечение токопроводника и наружные условия в плане влажности и температуры. Эти колебания происходят под воздействием данных факторов.

Расчет длительно допустимого тока кабеля

Избежать слишком большого повышения температуры можно только при грамотном выборе кабеля. Нужный рабочий режим обеспечивает оптимальное сечение проводника.

Для выполнения данного условия особую важность имеют два критерия – потеря в пределах нормы напряжения и допускаемая величина нагревания. Первый параметр сказывается на состоянии воздушных коммуникаций, а второй – на магистралях под землей.

Важно учитывать, сила тока Ip была сопоставима с аналогичной величиной по нагреву Iд. Таким образом обеспечивается соответствие конкретного показателя температуры проводника, протекающему в нем определенное время, любому току. Последний параметр представляет собой рассматриваемую нами величину.

В ходе расчета длительно допустимого тока кабеля принимается во внимание наибольшая положительная температура наружной среды. Базовое значение характеристики последнего значения в таблицах ПУЭ для установок в помещениях и на улице берется в пределах 250°С, и для подземной прокладки не менее 70-80 см – 150 градусов.

Важный нюанс – намного быстрее и проще воспользоваться таблицами допустимых значений, чем формулами. Подобный метод будет оптимальным при потребности уточнить приспособленность кабеля к воздействию на участке цепи номинальной нагрузки.

Длительно допустимый ток по ПУЭ

Особая система правил разработана для обеспечения безопасности в ходе всех мероприятий, касающихся электроэнергии.

Последнее 7-е издание ПУЭ предусматривает регламент всех рабочих процессов, условия монтажа, профилактического обслуживания, ремонта и обеспечения безопасности персонала.

Подробно описаны требования по допустимому длительному току для множества вариантов с разным сечением, используемым металлом, видом кабеля, способом укладки.

Все документы по безопасности находятся в 3-ей главе в разделе№1. Здесь рассмотрены все значения допустимого тока в таблицах 3. 1. 7. 4 – 3. 1. 7. 11.

Более наглядно можно понять все нюансы нормативов ПУЭ при построении стандартной таблицы с выполнением выделения подсетей и вычислением для них по отдельности наибольшего значения тока и мощности.

Таблица длительно допустимых токов для кабелей

Всегда следует помнить о порядке значимости определенных критериев при определении параметров сечения. Обычно следует определяться в такой последовательности:

Основные технические характеристики и тип линии.
Номинальная мощность рабочей нагрузки.
Особенности тока.
Планируемые к установке аппараты защиты.
Подбор с учетом вышеуказанных факторов проводки.

Есть таблица, где указаны длительно допустимые токи для медных кабелей в изделиях с изоляционным слоем ПВХ, а также с другими видами покрытия.

На практике нередко отдается предпочтение алюминию, как более дешевому варианту монтажа. Для подобных случаев производится свой расчет, который определяет допустимый длительный ток для алюминиевого кабеля с необходимым уровнем параметров точности.

Вся изложенная в ПУЭ информация стала основой для составления таблиц для с множеством различных вариантов подбора нужных токопроводников, используемых для видео- и звуковых устройств, образцов с повышенной устойчивостью к возгораниям, кабелей речевого оповещения, стационарных линий на бытовых и промышленных объектах.