Одна из главных характеристик любого проводника – площадь поперечного сечения, от которой напрямую зависит величина максимально допустимого тока, проходящего через него. Это значение для разных материалов может значительно различаться и определяется как плотность тока на единицу площади (в большинстве случаев – 1 мм2).
Превышение сверх расчётной плотности тока в проводнике, то есть использование провода или кабеля меньшего сечения, неизбежно вызывает его нагрев, разрушение изоляции, электрический пробой и выход из строя электросети с непрогнозируемыми последствиями – порчей оборудования, пожаром и т. д.
Материалы для кабельной продукции
Широко распространённые медь и алюминий, применяемые для изготовления жил кабелей, имеют различные показатели электропроводности и удельного сопротивления. Стандартные величины тока для медных проводников – до 10 А/мм2, алюминиевых – 6 А/мм2. Эти значения применимы к отдельной открытой проводке и воздушным линиям. Для других способов прокладки – в стенах, кабельных каналах или трубах, максимально возможный ток кабеля будет уменьшаться, в зависимости от условий охлаждения.
Рекомендованные величины сечений проводов и кабелей в разных условиях использования, приводятся в специальных таблицах, так же определить необходимое сечение можно с помощью онлайн калькуляторов.
Расчёт сечения проводников
Сечение токопроводящих жил и их количество указываются на оболочке кабеля. Так три жилы сечением 1,5 мм2 обозначаются как 3 х 1,5 – это наиболее распространённый способ обозначения. Производитель может менять вид маркировки или совсем её не наносить.
Если невозможно прочитать маркировку, она отсутствует, либо указана в американском стандарте AWG, тогда необходимо определить требуемый параметр, применив элементарные формулы, предварительно измерив диаметр проводника.
Важно узнать действительное значение при применении продукции сомнительного качества – так заявленное изготовителем сечение проводов типа ПУНП, превышает реальное на 30% (допускалось по отмеченным ТУ).
Расчет сечения однопроволочной (монолитной) жилы
Для измерений может применяться микрометр, штангенциркуль, линейка. Меньше всего трудностей вызывает расчёт сечения однопроволочной жилы – в большинстве случаев, их диаметр измеряется, с достаточной точностью, любым штангенциркулем. Результат вычисляется по известным формулам площади круга:
- S= πR2
Здесь S – искомое сечение. Удобнее использовать измеренное значение диаметра – с вычислением радиуса появляется дополнительная погрешность
- S=πD2/4=0.785D2
Для круглой монолитной жилы, при известной силе тока I, возможен расчёт только диаметра:
- D=1.12√(I/J); где J – плотность тока, А/мм2, для данного проводника
- D=0.8√I; применяется для минимальной плотности – 2 А/мм2
Расчет сечения моногопроволочной жилы
Определение сечения многопроволочной жилы кабеля, требует измерения диаметра составляющих её проводников и вычисления по приведённым выше формулам. Полученное значение сечения для одного проводника умножается на их число – это будет общее сечение жилы.
Измерить диаметр тонкой проволоки без микрометра и штангенциркуля, можно намотав её виток к витку на любой круглый предмет – карандаш, отвёртку, измерить длину намотки линейкой и разделить на число витков (так можно определить диаметр и однопроволочных жил). Чем витков больше – тем легче измерение и точнее результат.
Непосредственное измерение диаметра многопроволочной жилы, возможно только в случае применения в ней тонких проволок, касательная к которым образует правильною окружность. Необходимо учитывать неизбежные воздушные зазоры в скрутке – полученный результат умножается на коэффициент 0,9.
Как выбрать кабель с нужным сечением?
При выборе кабеля необходимо помнить, что производители используют номинальное сечение, при котором электрическое сопротивление изделия (1 км длины) соответствует требованиям стандартов. Поэтому фактическое – геометрическое сечение, может отличаться от указанного в спецификации продукции.
Проверить сопротивление на практике не всегда возможно – кабельную продукцию для организации особо ответственных электросетей (особенно работающих длительное время с максимальными нагрузками) следует приобретать у проверенных поставщиков с гарантией качества.