При устройстве домашней электросети важно правильно подобрать провода.

Материал и диаметр жил должны соответствовать нагрузке, иначе случится перегрев с последующим расплавлением изоляции, затем короткое замыкание и пожар.

Методика подбора изложена в данной статье, тема которой - по мощности: таблица.

Пропускная способность токопроводящей жилы характеризуется предельно допустимой плотностью тока.

Последняя определяется как отношение в проводнике к его . Единица измерения - А/кв. мм (ампер на квадратный миллиметр).

Но поскольку сила тока увязана с мощностью и напряжением (W = U * I) , а напряжение является постоянным, то сечение проводов удобнее подбирать по мощности потребителя. Ведь именно этот параметр обычно указывается в паспорте или на шильдике.

Ошибиться при выборе провода в сторону увеличения не страшно: это приведет лишь к неоправданным материальным затратам. Ошибка в другую сторону обходится дороже: из-за перегрева плавится изоляция, что приводит к утечкам тока с последующим коротким замыканием и пожаром.

Тип и параметр линии

Предельно допустимая плотность тока для проводника зависит от 3-х факторов:

1. материала токопроводящих жил;
2. способа прокладки (наружная/скрытая);
3. числа фаз, на которое рассчитан потребитель.

От материала зависит электрическое сопротивление жилы, а значит и количество выделяющегося при протекании тока тепла. Наименьшим сопротивлением обладает электротехническая медь. У алюминия этот параметр в 1,73 раза выше. Из-за этого предельно допустимая плотность тока для алюминиевых проводов в 1,73 раза ниже, чем для медных.

От способа прокладки зависит интенсивность теплоотвода. При открытом типе, провода остывают лучше, чем помещенные в рукав, короб или штробу, потому допустимую плотность тока для них увеличивают.

Варианты кабелей

Влияние фазности состоит в следующем: при равной мощности однофазные и трехфазные приборы потребляют разные токи. Поэтому допустимая плотность тока для разного числа фаз отличается.

Говоря о допустимой плотности тока, различают две величины:

1. Краткосрочно допустимую: такую плотность тока, проводник способен выдержать без перегрева в течение ограниченного периода. Подобные перегрузки возникают, например, при пуске электродвигателя.
2. Длительно допустимую: ток с такой плотностью, жила проводит сколь угодно долго, не подвергаясь перегреву.

Согласно ПУЭ, длительно допустимая плотность тока на 40% меньше краткосрочно допустимой.

Учитывается и назначение линии. Электросеть делится на две части:

• осветительная;
• силовая.

Силовую линию рассчитывают, исходя из нагрузки.

Последнее издание «Правил устройства и подключения электроустановок» (ПУЭ) запрещает применять алюминиевые провода в жилых помещениях.

Мощность

Для линии, питающей один электроприбор, подбор сечения не составляет труда, необходимо просто заглянуть в и найти поперечное сечение жилы, соответствующее известным:

• мощности;
• фазности;
• способу прокладки.

Так подбирается провод для прокладки от распределительного щита к бойлеру или кондиционеру либо от распределительной коробки к одной из розеток.

Иначе обстоят дела при подключении к одной линии нескольких потребителей. К примеру, проводом запитана розеточная группа из нескольких точек, в которые включаются холодильник, микроволновка, электрообогреватель и телевизор.

Если просто суммировать их мощности, сечение провода получится завышенным, а сам он - неоправданно дорогим, ведь приборы эксплуатируются по-разному и не одновременно.

Поэтому при подсчете общей нагрузки на линию от нескольких потребителей применяют два коэффициента — одновременности и спроса.

Коэффициент одновременности (Ко)

Учитывает, что потребители обычно работают в разное время. Для разных групп потребителей ПУЭ назначает свой коэффициент одновременности. Вот, например, как он меняется в зависимости от числа подключенных к линии квартир:

Видно, что в случае с одной квартирой считается возможным синхронное включение всех приборов - коэффициент одновременности равен единице. Но с ростом числа квартир вероятность одновременного включения всех потребителей становится все меньшей, что отражается в снижении данного коэффициента.

Коэффициент спроса (Кс)

Учитывает длительность работы прибора. Некоторые из них работают постоянно, другие включаются изредка и на короткий период. К примеру, для телевизора коэффициент спроса равен единице, для пылесоса - 0,1. Данные для некоторых потребителей приведены в таблице:

На шильдике или в паспорте потребителей, имеющих в своем составе электродвигатель или трансформатор, указывается только полезная мощность (в ваттах). Потребляемая же мощность будет выше, поскольку часть ее тратится на преодоление реактивного сопротивления обмоток (реактивная мощность).

Для определения полной мощности полезную нужно разделить на cosϕ - эта величина также приводится в паспорте и на шильдике. Если она не указана, можно взять усредненное значение: cosϕ = 0,7. Полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА).

Ток линии

Если таблица построена на токе нагрузки, а не мощности, сначала находят его по формуле I = W / U, где: W - мощность прибора в ваттах (Вт), U - напряжение в вольтах (В) и далее находят сечение. Мощность определяется с учетом поправочных коэффициентов, описанных выше.

Так например, при подключении обогревателя мощностью 1,1 кВт в цепи будет протекать ток силой I = 1100 / 220 = 5А.

Аппарат защиты

В бытовых электросетях применяют аппараты защиты трех видов.

Выключатель автоматический (ВА)

Разъединяет цепь, если сила тока в ней превысила допустимое значение.

Защищает участок сети от коротких замыканий и перегрузок.

По функции ВА аналогичен предохранителю, но в отличие от него, является многоразовым: после устранения неисправности, ставшей причиной отключения автомата, его снова приводят в рабочее состояние при помощи кнопки или переключателя.

ВА подбирают в соответствии с максимальным током, допускаемым для защищаемой цепи и зависящим от сечения проводов.

Выключатель дифференциального тока или устройство защитного отключения (УЗО)

Разъединяет цепь при утечках тока, то есть когда пользователь коснулся токоведущих частей либо если они из-за пробоя изоляции вступили в контакт с заземленным проводником - строительными конструкциями, корпусом прибора и т.д.

Отличаются двумя параметрами:

1. Номинальный ток. Это максимальный ток, который может протекать через данное УЗО, не повреждая его. Номинальный ток УЗО должен быть хотя бы на одну ступень выше номинального тока защищающего его (то есть установленного выше) ВА.
2. Чувствительность. Это минимальное значение тока утечки, вызывающее срабатывание УЗО.

По чувствительности УЗО делятся на следующие категории:

• Противопожарные: имеют низкую чувствительность в 100, 300 или 500 мА, не обеспечивающую защиты от поражения электротоком. Через такие УЗО подключают, например, освещение в деревянных домах.
• Защищающие от поражения электротоком людей и животных.

УЗО и диффавтомат

Последние делятся на две подгруппы с уставкой тока утечки:

1. 10 мА: предназначены для потребителей в помещениях с повышенной влажностью;
2. 30 мА: для потребителей в сухих помещениях.

Через такие УЗО подключаются потребители, способные стать причиной электротравмы. Для освещения и приборов вроде кондиционера, установленных в недоступном месте, они не требуются.

В продаже встречаются импортные УЗО с уставкой тока утечки 6 мА. Эта величина соответствует стандартам Евросоюза и США.

Чем выше чувствительность УЗО, тем больше вероятность ложных срабатываний (зависит от качества электроснабжения).

Дифференциальный автомат

Прибор «два в одном»: объединены . Меньше стоит и более компактен, чем два аппарата по отдельности.

Выбор проводника

Провода с алюминиевыми жилами имеют схожую маркировку - АВВГ. Они в быту сейчас не применяются, но иногда встречаются в старых домах.

Наиболее предпочтительны провода марки ВВГнг.

Приставка «нг» указывает на применение негорючей изоляции. Для прокладки за подвесным потолком, в конструкции пола или стены рекомендованы провода с пониженным дымовыделением. Они распознаются по буквам «лс» в маркировке.

Выбор в пользу медных проводов обусловлен следующими их преимуществами в сравнении с алюминиевыми:

• низкое электрическое сопротивление: медные провода меньше греются и потому допускают более высокую плотность тока;
• пластичность: медный провод может иметь сечение от 1,5 кв. мм и многократно сгибаться, тогда как алюминиевый после нескольких заворотов ломается, а минимальное сечение для него составляет 2,5 кв. мм.

Алюминиевые провода применяют в линиях электропередач, поскольку они мало весят и дешево стоят.

Сечение кабеля по мощности: таблица

В завершение приведем таблицу, отражающую зависимость требуемой площади сечения проводов от нагрузки, материала и способа прокладки.

Выбор сечения кабеля, мм 2
Открытая прокладка							Прокладка в трубе
Медь			Алюминий				Медь			Алюминий
Ток, А	Мощность, кВт		Ток, А	Мощность, кВт			Ток, А	Мощность, кВт		Ток, А	Мощность, кВт
	220 В	380 В		220 В	380 В	мм 2		220 В	380 В		220 В	380 В
11	2,4	—	—	—	—	0,5	—	—	—	—	—	—
15	3,3	—	—	—	—	0,75	—	—	—	—	—	—
17	3,7	6,4	—	—	—	1,0	—	—	—	—	—	—
23	5,0	8,7	—	—	—	1,5	14	3,0	5,3	—	—	—
26	5,7	9,8	21	4,6	7,9	2,0	19	4,1	7,2	14	3,0	5,3
30	6,6	11	24	5,2	9,1	2,5	21	4,6	7,9	16	3,5	6,0
50	11	19	39	8,5	14	6,0	34	7,4	12	26	5,7	9,8

Правильный выбор сечения провода - это, прежде всего, вопрос безопасности. При этом желательно предусматривать запас на случай подключения новых электроприборов в будущем.

Итак, известная мощность каждого электроприбора в доме, известное количество осветительных приборов и точек освещения позволяют посчитать суммарную употребляемую мощность. Это не точная сумма, так как большинство значений для мощностей различных приборов являются усредненными. Поэтому к этой цифре стоит сразу добавить 5 % от ее значения.

Усредненные показания мощностей для распространенных электроприборов

Потребитель	Мощность, Вт
Телевизор	300
Принтер	500
Компьютер	500
Фен для волос	1200
Утюг	1700
Электрочайник	1200
Тостер	800
Обогреватель	1500
Микроволновая печь	1400
Духовка	2000
Холодильник	600
Стиральная машина	2500
Электроплита	2000
Освещение	2000
Проточный водонагреватель	5000
Бойлер	1500
Дрель	800
Перфоратор	1200
Сварочный аппарат	2300
Газонокосилка	1500
Насос водяной	1000

И многие считают, что этого достаточно для подбора почти стандартных вариантов медного кабеля:

• сечение 0,5 мм2 для проводов на освещения точечных светильников;
• сечение 1,5 мм2 для проводов освещения для люстр;
• сечение 2,5 мм2 для всех розеток.

На уровне бытового использования электричества такая схема смотрится вполне приемлемой. Пока на кухне одновременно не решил включиться холодильник и электрический чайник, в то время как вы там же смотрели телевизор. Такой же неприятный сюрприз настигает вас, когда вы включаете в одну розетку кофеварку, стиральную машинку и микроволновку.

Тепловой расчет с использованием поправочных коэффициентов

Для нескольких линий в одном кабель-канале табличные значения максимального тока следует умножить на соответствующий коэффициент:

• 0.68 — для числа проводников от 2-х до 5 шт.
• 0.63 — для проводников от 7 до 9 шт.
• 0.6 — для проводников от 10 до 12 шт.

Коэффициент относится именно к проводам (жилам), а не к количеству проходящих линий. При расчете количества проложенных жил не берется во внимание нулевой рабочий провод или заземляющий провод. Согласно ПУЭ и ГОСТ 16442-80 они на нагрев проводов не влияют при прохождении нормальных токов.

Суммируя вышесказанное, получается, что для корректного и точного подбора сечения проводов необходимо знать:

1. Сумму всех максимальных мощностей электроприборов.
2. Характеристики сети: количество фаз и напряжение.
3. Характеристики материала для кабеля.
4. Табличные данные и коэффициенты.

При этом мощность не является основным показателем для отдельной линии кабеля или всей внутренней системы электроснабжения. При подборе сечения обязательно следует рассчитать максимальный ток нагрузки, а после сверить его с номинальным током автомата домашней сети.

Расчет сечения провода является очень важной составляющей качественной и надежной электропроводки. Ведь в эти расчеты закладываются потребляемая мощность электро оборудования и длительно допустимые токи, которые способен выдержать провод в нормальном рабочем режиме. К тому же все мы хотим иметь гарантию и быть уверенными в электро и пожаробезопасности электропроводки, поэтому расчет сечения провода является таким важным.

Давайте посмотрим, к чему же может привести неправильный выбор сечения провода.

В большинстве случаев электрики работающие сейчас на рынке в данной сфере услуг не утруждают себя выполнением вообще каких либо расчетов, а просто завышают или занижают сечение провода. Связано это как правило с тем, что они по прошествии длительного времени после окончания учебных заведений не помнят как это делается, так как полученные знания вовремя не закреплялись на практике. В большинстве своем этими знаниями обладает некоторая часть энергетиков и главных инженеров и то в силу того, что их знания изо дня в день эксплуатируются в данном направлении.

Если сечение провода меньше требуемого

Рассмотрим пример, если сечение провода занижено, то есть выбрано меньше потребляемой мощности.

Данный случай является самым опасным из всех рассмотренных, так как может привести к порче электрооборудования, пожару, поражению людей электрическим током, а нередко и летальному исходу. Почему так происходит, все очень просто. Допустим мы имеем электрический водонагреватель мощностью 3 кВт, а провод заложенный специалистом способен выдержать только 1,5 кВт. При включении водонагревателя провод будет очень сильно нагреваться, что со временем приведет к повреждению изоляции, а в дальнейшем и полному ее разрушению, произойдет короткое замыкание.

Если сечение провода больше требуемого

Теперь, рассмотрим пример с завышенным сечением провода, выбранным больше чем требуется для оборудования. Про запас в народе даже поговорки всякие разные есть, не лишний мол он. В разумных приделах он действительно не лишний, но обойдется гораздо дороже требуемого. На приведённый в примере выше водонагреватель мощностью 3 кВт, по расчету, нам требуется сечение провода 2,5 мм 2 , смотрим по таблице 1.3.4 приведенной в ПУЭ (правила устройства электроустановок). А в нашем случае допустим был использован провод 6 мм 2 , стоимость этого провода буде в 2,5 раза выше чем 2,5 мм 2 , допустим 2,5 стоит 28 рублей, а 6 стоит 70 рублей за метр. Потребуется нам допустим 20 метров, в первом случае мы потратим 560 рублей, а во втором 1400 рублей, разница в деньгах очевидна. А представьте, если вы сделайте сделайте завышенными проводами всю квартиру, сколько денег в этом случае вы выкинете на ветер. Отсюда вопрос, а нужен ли вам такой запас?

Подводя промежуточные итоги, мы узнали что неправильный расчет сечения проводов имеет очень неприятные, а в некоторых случаях серьезные последствия, поэтому подходить к выбору сечения проводов просто необходимо правильно, грамотно и серьезно.

Формула расчета сечения провода

I расч =P/U ном

где I расч – расчетный ток,

P – мощность оборудования,

U ном – номинальное напряжение =220 вольт

Для примера рассчитаем электрический водонагреватель 3 кВт.

3 кВт = 3000 Вт, I расч =3000/220=13,636363..., округлим I расч =14 А

Существуют так же различные поправочные коэффициенты, по условиям среды и прокладки провода, а так же коэффициент повторно кратковременного включения. В большей степени эти коэффициенты имеют вес в трехфазных сетях 380 вольт на производстве, где присутствуют большие пусковые токи. А в нашем случае мы имеем бытовые электроприборы рассчитанные на напряжение 220 вольт, поэтому рассчитывать мы его не будем, но обязательно учтем и определим его средним значением равным 5 А и добавим к расчетному току.

В итоге I расч =14 +5=19 А,

используемый провод медный трехжильный (фаза, ноль, земля), смотрим по таблице.

Таблица сечения медных проводов по длительно допустимому току (ПУЭ таблица 1.3.4)

Если, значение находиться в интервале между двумя токами различных сечений, в нашем случае 15 А и 21 А, всегда берем большее. Расчетное сечение провода необходимое для подключения водонагревателя мощностью 3 кВт 2,5 мм 2 .

Итак, на приведенном в примере водонагревателе мощностью 3 кВт, мы произвели расчет сечения проводов, выяснили почему нельзя занижать и завышать сечение проводов. Научились определять длительно допустимые токи, а так же правильно выбирать сечение провода.

Аналогично по формуле также можно выполнить , благодаря чему вы достигните оптимальной освещенности не напрягающей зрение и качественное распределение светового потока.

Выполнив расчет сечения провода своими руками вы сэкономите:

• На закупке проводов, стоимость провода увеличивается с сечением. Например, 1 метр негорючего провода марки довольно неплохо зарекомендовавшего себя в монтаже внутренней электропроводки сечением 1,5 квадрата стоит 15 рублей, а такой же провод сечением 2,5 квадрата стоит 23 рубля, разница в 8 рублей с одного метра, со 100 метров это уже 800 рублей.
• На закупке устройств защиты автоматические выключатели, УЗО. Чем больше ток срабатывания устройства, тем больше цена. Например однополюсный автоматический выключатель на 16 Ампер стоит 120 рублей, а на 25 Ампер уже 160 рублей, разница в 40 рублей. Средний силовой щиток набирает порядка 12 автоматических выключателей с каждого по 40 рублей получится 480 рублей. Разница стоимости УЗО буде еще больше, порядка 200-300 рублей.

Содержание:

Перед подключением нагрузки к сети важно убедиться в достаточной толщине жил питающего кабеля. В случае существенного превышения допустимой мощности возможно разрушение изоляции и даже самой жилы по причине её перегрева.

Прежде чем производить расчет сечения кабеля по мощности, следует вычислить сумму мощностей подключаемых электроприборов. В большинстве современных квартир основными потребителями являются:

• Холодильник 300 Вт
• Стиральная машина 2650 Вт
• Компьютер 550 Вт
• Освещение 500 Вт
• Электрочайник 1150 Вт
• Микроволновая печь 700 Вт
• Телевизор 160 Вт
• Водонагреватель 1950 Вт
• Пылесос 600 Вт
• Утюг 1750 Вт
• Всего 10310 Вт = 10,3 кВт

В сумме большинство современных квартир потребляют приблизительно 10 кВт. В зависимости от времени суток данный параметр может существенно снижаться. Однако при выборе сечения проводника важно ориентироваться на большую величину.

Необходимо знать следующее: расчет сечения кабеля для однофазных и трехфазных сетей различается. Но и в том, и в другом случае следует учитывать в первую очередь три параметра:

• Силу тока (I),
• Напряжение (U),
• Потребляемую мощность (P).

Также имеется несколько других переменных, их значение различается для каждого конкретного случая.

Расчет сечения провода для однофазной сети

Расчет сечения провода по мощности осуществляется при помощи следующей формулы:

I = (P × K и) / (U × cos(φ))

Где,

• I - сила тока;
• P - потребляемая мощность всех электроприборов в сумме;
• К и - коэффициент одновременности, обычно для расчетов принимается стандартное значение 0.75;
• U - фазное напряжение, оно составляет 220 (В), но может колебаться в пределах от 210 до 240 (В);
• Cos (φ) - для бытовых однофазных приборов данная величина неизменна и равняется 1.

При необходимости быстро рассчитать ток можно опустить значение cos (φ) и даже К и. Полученное значение будет отличаться в меньшую сторону (на 15 %) в случае применения формулы такого вида:

I = P / U

Найдя ток по расчетной формуле, можно смело приступать к выбору питающего кабеля. Точнее, его площади сечения. Существуют специальные таблицы, в которых представлены данные, позволяющие сопоставить величину тока, потребляемую мощность и сечение кабеля.

Данные сильно различаются для проводников, изготовленных из разных металлов. На сегодняшний день для квартирной электропроводки обычно используется только жесткий медный кабель , алюминиевый практически не применяется. Хотя во многих старых домах все линии проложены именно с применением алюминия.

Выбирается сечение медного кабеля по следующим параметрам:

Расчет сечения провода в квартире — Таблица

Часто случается, что в результате расчетов получается ток, находящийся между двумя значениями, представленными в таблице. В таком случае необходимо использовать ближайшее большее значение. Если в результате расчетов значение тока в одножильном проводе равно 25 (А), необходимо выбрать сечение 2,5 мм 2 и более.

Расчет сечения кабеля для трехфазной сети

Для расчета сечения питающего кабеля, используемого в трехфазной сети, необходимо воспользоваться следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где,

• I - сила тока, по которой будет выбираться площадь сечения кабеля;
• U - фазное напряжение, 220 (В);
• Cos φ - угол сдвига фаз;
• P - показатель общей мощности всех электроприборов.

Cos φ в данной формуле очень важен. Так как непосредственно влияет на силу тока. Для различного оборудования он различен, чаще всего с этим параметром можно ознакомиться в технической сопроводительной документации, либо он указывается на корпусе.

Суммарная мощность потребителей находится очень просто: все мощности складываются, полученное значение используется для расчетов.

Отличительной особенностью выбора площади сечения кабеля для использования в трехфазной сети является то, что более тонкая жила может выдерживать большую нагрузку. Подбирается необходимое сечение по типовой таблице.

Выбор сечения кабеля для трехфазной сети — Таблица

Расчет сечения провода по мощности в трехфазной сети выполняется с применением такой величины, как √3 . Данное значение необходимо для упрощения внешнего вида формулы.

U линейное = √3 × U фазное

Таким образом при необходимости можно заменить произведение корня и фазного напряжения на напряжение линейное. Эта величина равна 380 (В) (U линейное = 380 В).

При выборе сечения кабеля, как для трехфазной сети, так и для однофазной, необходимо учитывать допустимый длительный ток . Данный параметр указывает на силу тока (измеряется в амперах), которую может выдерживать проводник в течение неограниченного количества времени. Определяется он по специальным таблицам, они имеются в ПУЭ. Для алюминиевых и медных проводников данные существенно различаются.

Допустимая длительность тока — Таблица

При превышении указанного в таблице значения проводник начинает нагреваться. Температура нагрева обратно пропорциональна силе тока.

В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 - 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное - за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза - ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза - ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза - ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ. А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 - 250 кВ. А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 - 100 кВ. А, имеющие выходное сопротивление 0,65 - 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 - 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза - ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль "Вектор"

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 - коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 - не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину - 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.