Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кабели за постоянен ток

Как узнать, какую мощность сможет выдержать провод или кабель?

В процессе подключения электрических приборов и оборудования к сети электропитания важнейшим условием является правильный выбор кабеля с соответствующим сечением. Однако в некоторых случаях у вас уже может быть провод, но вы не знаете, если он подойдет для использования в конкретном месте. Ведь если на кабель подключается слишком большая нагрузка, проводник греется, из-за чего может есть риск оплавления изоляции и, следовательно, возникновения короткого замыкания или возгорания. Вот здесь большинство пользователей и задаются вопросом, как можно узнать, какую мощность способен выдержать провод.

Факторы влияния

Мощность и сечение кабеля никак не связаны между собой. При этом для провода важно определить величину допустимого длительного тока. Значения указаны в ПУЭ – раздел I, глава 1.3. К примеру, если кабель способен выдерживать ток в 16 A, то в электросети 220 B это будет равно 3,5 кBт, для сетей 380 B – это 10 кBт, а в электросетях 12 B это значение равно 192 Bт. Исходя из этого, узнать допустимую мощность можно лишь при условии известности напряжения.

Таблица сечений проводников и допустимого тока

Соответствие сечения проводника, мощности, напряжения и тока указано в специальной таблице.

Значение суммарной мощности электрической нагрузки, проходящей по отдельным линиям, напрямую зависит от мощности используемой в быту электрической техники:

  • Количества электробытовых приборов, работающих одновременно;
  • Типа и мощности бытового электрооборудования;
  • Индивидуальных значений потребления электроэнергии каждой отдельной единицей техники;
  • Возможности одновременного включения в сеть электрических приборов, продолжительности и цикличности такого подключения.

Однако существуют определенные факторы, которые влияют на величину мощности, которую способен выдержать кабель. Среди них указываются:

  • Длина электрической линии;
  • Температура кабеля и окружающей среды.

Именно эти факторы оказывают прямое влияние на сопротивление проводника и, соответственно, на потерю мощности и нагревание кабеля. Так, если был выбран проводник с маленьким сечением, при высокой нагрузке есть риск проседания напряжения на его конце. В то же время, не стоит допускать потери свыше 4-5%. В случае цепей освещения падение напряжения допускается до 10%.

Другие нюансы

Существуют два значения напряжения – 220B и 380B.

Важно учитывать материал, из которого изготовлены жилки проводников. Как правило, это медь или алюминий. Чтобы определить сечение жилы, применяется микрометр.

В случае использования многожильного кабеля рекомендуется к использованию следующий тип системы расчетов: изначально устанавливаются параметры сечения одной из жилок и умножаются на их общее количество в проводнике.

Подобные расчеты производятся в случаях, если кабель планируется провести за пределами помещения. Также учитывается длина провода, температурные показатели во внешней среде, устанавливается металл, из которого изготовлены кабельные жилки, и показатели сопротивления.

Какая взаимосвязь между сопротивлением, длиной, материалом и температурой?

Для определения сопротивления проводников используется формула: R=ро*L/S. Ро обозначает собой удельное сопротивление металла, L – длину (метры), S – площадь поперечного сечения (мм2).

Сопротивление растет по мере увеличения длины и уменьшения площади поперечного сечения кабеля. Соответственно, при увеличении сечения в условиях постоянной длины наблюдается падение сопротивления. Этот же феномен характерен и для уменьшающейся длины.

Помимо этого, при росте температуры у металлов увеличивается сопротивление, что приводит к снижению проводимости. Это объясняется следующим образом: при нагревании носители зарядов и частицы в металле начинают двигаться хаотично, а потому чаще сталкиваются между собой.

Сечение кабеля

Чтобы узнать мощность, которую способен выдерживать проводник, нужно первым делать определить его сечение. Это можно сделать, измерив его диаметр штангенциркулем. Такой метод подходит для проводов любого сечения.

В случае, когда проводник имеет монолитную жилу, просто измеряется ее диаметр. А вот если жила является многопроволочной, измеряется диаметр одной проволочки, после чего ее площадь умножается на количество жилок внутри провода. Это способ определения общего поперечного сечения проводов и кабелей.

Для вычисления поперечного сечения по диаметру, его значение возводится в квадрат и умножается на коэффициент 0,758.

После того, как была определена площадь поперечного сечения проводника, можно воспользоваться вышеприведенной таблицей, чтобы узнать допустимое напряжение. К примеру, если длина линии небольшая (менее 10 м), а величина тока превышает ток предполагаемых нагрузок, проводник может быть смело использован по назначению.

Можно ли упростить расчеты?

Чтобы избежать ошибок в расчетах можно использовать специальные онлайн-калькуляторы или мобильные приложения, работающие даже в оффлайне. Стандартные функции в таких инструментах это:

  • Расчет сопротивления проводников при известных данных – температура, длина, материал и сечение;
  • Расчет длины проводника, если известны сопротивление, температура и сечение;
  • Расчет сечение, если известны величины длины, напряжения, материала жил, температуры и допустимых потерь;
  • Расчет длины кабели, если известны величины напряжения, тока, температуры, допустимых потерь и материала жил.

Используя подобные методы, можно дать правильную оценку допустимой мощности, подобрав нужный кабель для конкретно указанной мощности.

Как выбрать кабель для домашней (бытовой) электропроводки?

При прокладке электрической проводки в доме или квартире многие делают выбор в пользу алюминиевых проводов. Это кажется дешевле, однако по причине ненадежности контактов со временем может оказаться, что расходы на эксплуатацию на порядок выше финансовых затрат на покупку и установку электрических проводов из мели. Незаменимыми алюминиевые провода являются лишь в случае прокладки электропроводки по воздуху – они дешевые и легки в весе, и если соединение было выполнено правильно, такие провода прослужат долго и надежно.

В то же время, сравнивая одножильные и многожильные провода в процессе монтажа домашней электрической проводки, по способности проведения тока на одну единицу сечения лучше всего выбирать одножильный кабель. Это объясняется тем, что многожильные провода допускают множество изгибов. Поэтому, чем тоньше проводники, тем более долговечным и гибким является кабель. Многожильные провода используются, как правило, при подключении к электрической сети электроприборов нестационарного типа – электрического фена, электробритвы, утюга и других.

Читать еще:  Telefunken led32s41t2 как уменьшить ток подсветки

Заключение

Исходя из всего вышесказанного, для того, чтобы узнать какую нагрузку выдержит проводник, необходимо определить:
  • Металл, использованный при изготовлении жилы;
  • Сечение проводников;
  • Длину линии подачи электричества;
  • Величину тока нагрузки.

После этого производятся все необходимые расчеты – вручную или при помощи калькуляторов.

Наиболее точно измерить и испытать нагрузку поддерживаемую электропроводкой или кабелем можно обратившись к услугам электролаборатории ТМ Электро.

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

  • сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
  • мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
  • частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

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.

Универсальная индикаторная отвертка STAYER 4520-48

Но на сегодняшний день в продаже можно встретить специальные отвертки-индикаторы, при работе с которыми можно протестировать линию как контактным, так и бесконтактным способом. Также она позволяет «прозвонить» проводку на предмет короткого замыкания или обрывов.

Такой отверткой-индикатором является STAYER 4520-48. Она прекрасно подходит, если нужно протестировать элементы цепей постоянного и переменного тока в автотранспорте, бытовых электроприборах и других устройствах. С её помощью можно легко определять полярность и проводить прозвонку методом звуковой или световой индикации.

Этот индикатор выгодно отличается от большинства аналогов наличием не только светового, но и звукового оповещения. Благодаря этому работа, связанная с проверкой наличия напряжения, становится ещё более простой, комфортной и безопасной.

Если напряжение в норме, то пользователь слышит звуковой сигнал, сопровождающийся зажжением индикатора зеленого цвета. Увы, эта отвертка индикатор имеет и серьезный минус. Дело в том, что она работает от батарейки, которая садится быстрее, чем того хотелось бы.

Цветовая маркировка проводов и шин

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

При проведении электромонтажных работ, очень часто поднимается вопрос о цветовой маркировки проводов.

Это раньше, так сказать в «застойное» время, применялись провода только белого цвета, реже черного.

Поэтому определить в электрической сборке фазу или ноль, занимало достаточно много времени. Приходилось прибегать к помощи указателей напряжения и различных аналоговых и цифровых приборов.

Чтобы этого избежать, нужно приводить цветовую маркировку проводов и шин к единому стандарту.

Читать еще:  Диаметр кабеля для тока 20 а

И как всегда обратимся к нормативным документам, а именно к ПУЭ, Глава 1, п.1.1.29. и п.1.1.30. Там четко сказано, что идентификацию жил проводов и шин по цветам или цифровым обозначениям необходимо использовать, согласно ГОСТ Р 50462-92.

Согласно ГОСТ Р 50462-92, п.3.1.1, для идентификации проводников и шин могут быть применены следующие цвета: черный, коричневый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, голубой, серый, белый, розовый, бирюзовый.

Согласно ПУЭ, п.1.1.29:

  • нулевые рабочие проводники (N) должны иметь голубой цвет
  • cовмещенные нулевые рабочие и нулевые защитные проводники (PEN) должны иметь голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах
  • нулевые защитные проводники (РЕ) и проводники защитного заземления должны иметь желто-зеленый цвет

Приведу для примера несколько фотографий. Все нулевые рабочие проводники (N) подключены к шине (N) и имеют голубой цвет. Все нулевые защитные проводники (РЕ) подключены к шину (РЕ) и имеют желто-зеленый цвет.

А все остальные цвета, кроме голубого (синего) и желто-зеленого могут быть использованы в качестве фазных проводников.

На фотографиях ниже видно, что фазные проводники имеют белый цвет.

Цветовая маркировка проводов и шин при переменном трехфазном токе

Согласно ПУЭ, п.1.1.30, при переменном трехфазном токе шины фазы А должны иметь желтый цвет, фазы В — зеленый цвет, фазы С — красный цвет. Запоминается легко и просто в виде сокращения «ЖЗК», т.е. желтый, зеленый, красный.

Для наглядности приведу несколько примеров.

Система сборных шин напряжением 10 (кВ).

Два измерительных трансформатора НОМ-10 (кВ).

Отходящий фидер распределительной подстанции напряжением 500 (В).

Отходящие фидера секции 400 (В).

Как видите, на приведенных примерах цветовая маркировка шин при переменном трехфазном токе полностью соблюдается.

Кстати, не обязательно, чтобы шины были полностью выкрашены в тот или иной цвет. Вполне достаточно делать цветовую маркировку (в виде краски, наклеек, термоусадочных трубок, бирок и т.п.) в местах присоединения шин к коммутационным аппаратам.

Цветовая маркировка проводов и шин при переменном однофазном токе

Согласно ПУЭ, п.1.1.30, при переменном однофазном токе шина фазы В, присоединенная к концу обмотки источника питания, должна иметь красный цвет, а шина фазы А, присоединенная к началу обмотки источника питания, должна иметь желтый цвет.

К сожалению, наглядных примеров таких электроустановок у меня нет. Может у кого имеются фотографии, то буду очень благодарен, если Вы поделитесь.

Кстати, если шины однофазного тока являются ответвлением от системы трехфазного тока, то они обозначаются, согласно требований цветовой маркировки трехфазной системы.

Цветовая маркировка проводов и шин при постоянном токе

Согласно ПУЭ, п.1.1.30, при постоянном токе положительная шина («плюс») должна иметь красный цвет, отрицательная шина («минус») — синий цвет и нулевая рабочая («М») — голубой цвет.

В качестве примера приведу щит постоянного тока (ЩПТ) =220 (В).

А это выводы непосредственно с аккумуляторной батареи.

Кстати, со свинцовой-кислотных батарей СК-5 мы плавно переходим на необслуживаемые батареи Varta.

Дополнение

С 01.01.2011 отменен, указанный в начале статьи ГОСТ Р 50462-92. Вместо него вступил в силу ГОСТ Р 50462-2009, в котором некоторые пункты противоречат предыдущему ГОСТу. Например, в п.5.2.3 говорится, что для фазных проводников предпочтительны следующие цвета:

  • серый
  • коричневый
  • черный

Для наглядности выкладываю фотографию распределительного щитка одного из банков, на котором мы производили электромонтаж.

По моему мнению, ранее принятая маркировка «ЖЗК» является более наглядной.

В однофазной сети для фазного проводника предпочтительным цветом является коричневый. Соответственно, что если однофазная сеть является ответвлением от трехфазной, то цвет фазного проводника должен соответствовать цвету фазного проводника трехфазной сети.

Также был введен запрет на желтый и зеленый цвета, применяемые по отдельности (п.5.2.1). Они должны быть использованы только в комбинации желто-зеленого цвета для защитных проводников РЕ. В связи с этим и была изменена маркировка трехфазной сети «ЖЗК», т.к. желтый и зеленый цвета применялись в ней по отдельности.

Цифровая маркировка цепей постоянного тока тоже была изменена (п.5.2.4):

  • коричневый цвет — положительный полюс (+)
  • серый цвет — отрицательный полюс (-)
  • синий цвет — средний проводник (М)

Внимание. Хочу Вас предупредить, что не нужно сейчас бежать и изменять существующую маркировку. Ведь когда вводились объекты, действовал еще старый ГОСТ Р 50462-92. А вот при вводе в эксплуатацию уже новых электроустановок ГОСТом 50462-2009 пренебрегать не следует.

Если по каким то причинам нет возможности выполнить маркировку проводов и шин по вышеперечисленным требованиям, то можно использовать любые цвета. Но необходимо на концы жил намотать изоленту, наклейки, одеть кембрики или термоусадочные трубки соответствующего цвета, например, вот так:

И уже по традиции, смотрите видео по материалам данной статьи:

Немного теории

До потребителя электромагнитной энергии доходит не весь ее объем – в процессе движения часть энергии расходуется на нагревание провода. Величина потерь зависит от следующих факторов:

  • величины протекающего тока
  • сопротивления провода

Чем больше толщина (то есть, его поперечное сечение), тем меньше величина его сопротивления и потери допустимой энергии на нагревание.

Таким образом, при движении длительно допустимого тока или, другими словами, тока большого напряжения по проводу с небольшим сечением он будет серьезно нагреваться и оказывать тепловое воздействие на изоляционный материал. Если допустимый длительный ток для кабелей постоянно будет превышать нужные показатели в несколько раз , то изоляция полностью потеряет все свои защитные свойства и придет в негодность, а в системе произойдет сбой функционирования токопроводящих жил. Иными словами, случится короткое замыкание.

Читать еще:  Кабели постоянного тока прокладка

Правильно составленный проект электрической проводки для длительно допустимого тока поможет сократить потери энергии на нагрев проводов. Это ощутимо поможет сэкономить немалое количество денежных средств, которые идут на оплату коммунальных платежей.

Чем провод отличается от кабеля

Довольно часто эти понятия подменяются один другим. И это неудивительно. Зачастую непрофессионалу очень трудно отличить эти два изделия, из-за из внешнего сходства. Однако провод представляет собой систему, состоящую из следующих элементов:

  • одной неизолированной жилы
  • одной или более жил, покрытых изоляционным материалом

Поверх всех жил исходя из условий прокладки и использования провода создается неметаллическая оболочка, оплетка посредством волокнистых материалов, обмотка или слой проволоки. Все существующие в настоящее время на рынке провода бывают двух видов – голые и изолированные.

Голые провода – элементы, токопроводящие жилы которых не обладают защитным и изолирующим покрытием. Основная область применения данных проводов – воздушные линии электропередач.

Изолированные провода представляют собой элементы с покрытыми изоляцией токопроводящими жилами. В качестве изоляционного материала в подавляющем большинстве случаев используется либо резина, либо пластмасса.

Сверху изоляции у таких проводов находится оплетка, выполненная, из хлопчатобумажного материла или же оболочка из пластмассы либо резины.

Классификация проводов

Изолированные провода, в свою очередь, можно классифицировать на две группы – защищенные и незащищенные.

Защищенные получили свое название вследствие наличия у них сверху изоляционного материала оболочки. Ее основная функция – герметизация и обеспечение надежной защиты провода от разнообразных внешних факторов. К защищенным относятся изделия с маркировкой АПРН, ПРВД и АПРФ.

Незащищенный провод с изоляцией представляет собой систему, в которой отсутствует оболочка над изоляционным материалом. Такими проводами являются элементы АПРТО, ПРД, АППВ, ППВ, АППР и др.

Кабель представляет собой одну или несколько изолированных токопроводящих жил, которые скручены между собой. Как правило, они размещаются в специальной оболочке – из резины, пластмассы или металла. Главное предназначение оболочки – выдерживать допустимый длительный ток для кабелей и обеспечение надежной защиты изоляционного материала токопроводящих жил от внешнего воздействия. Это могут быть солнечные лучи, влага, химические соединения и механические повреждения.

Падение напряжения в кабеле

У кабеля есть, как у любой резистивной нагрузки, сопротивление. То есть, когда ток проходит по нему, часть электроэнергии превращается в нагрев самого кабеля. Ток, в замкнутой цепи согласно законам физики, всегда постоянен, а напряжения уменьшается. То количество вольт, на которое уменьшается напряжение при прохождении нагрузки, называется падением напряжения.

Как можно посчитать падение напряжения в кабеле? Вспомнив физику.

У кабеля есть некое значение его удельного сопротивления. Это количество ом на миллиметр квадратный сечения кабеля на метр длины. Чем больше, длина, тем больше сопротивление. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление. Измеряется в Омах, можно понятнее представить как Ом*мм2/м, так оно чаще всего и обнаруживается в интернете. Мы возьмём за некое усреднённое значение сопротивление силового кабеля 0,018 Ом*мм2/м. Для более точных расчётов можно подставить сопротивление конкретного кабеля.

Полное сопротивление кабеля равно удельное сопротивление * длина / сечение *2

Умножаем на два потому, что относительно источника напряжения надо считать длину жилы до нагрузки и обратно. Либо можно брать длину кабеля сразу с учётом этого.

U = I * R, поэтому падение напряжения равно сопротивлению кабеля * ток.

Напряжение, которое приходит на нагрузку, равно напряжению питания источника минус падение напряжения.

Это важный момент! Падение напряжения зависит от тока. Иногда спрашивают: какое может быть расстояние до датчика движения? Оно может быть большое, потому что ток потребления датчика движения очень маленький. Для Colt Quad PI это 12 миллиампер. То есть, если используем кабель сечением 0,22мм, то для падения напряжения на 1 вольт нужен кабель длиной 500 метров.

Второй вывод выходит из первого: падение тем меньше, чем больше напряжение. Почему для передачи электроэнергии на большие расстояния используются высоковольтные линии? Потому что если передавать 220/380 вольт, то напряжение быстро упадёт. Надо использовать очень толстый кабель, но дешевле ставить трансформаторные подстанции.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Иллюстрация закона Ома.

Сила тока направлена в сторону движения заряженных частиц (электронов). Силе тока противостоит сопротивление: чем оно больше, тем меньше сила тока (тем меньше проходит электронов через проводник в единицу времени). Но росту силы тока способствует напряжение, которое словно толкает заряженные частицы, заставляя их упорядоченно перемещаться.

Закон Ома для участка цепи с учетом формулы для расчета сопротивления:

Для сравнения и расчета сопротивления часто используют вольтамперную характеристику. Так называют графическое представление зависимости силы тока от напряжения. Пример вольтамперной характеристики:

Чем круче график, тем меньше сопротивление проводника. При расчете сопротивления важно учитывать единицы измерения величин, указанных на осях.

Пример №4. На рисунке изображен график зависимости силы тока от напряжения на одной секции телевизора. Каково сопротивление этой секции:

Точке графика, соответствующей 5 кВ, соответствует сила тока, равна 20 мА.

Сначала переведем единицы измерения величин в СИ:

R = U I . . = 5000 0 , 02 . . = 250000 ( О м ) = 250 ( к О м )

При определении сопротивления резистора ученик измерил напряжение на нём: U = (4,6 ± 0,2) В. Сила тока через резистор измерялась настолько точно, что погрешностью можно пренебречь: I = 0,500 А. По результатам этих измерений можно сделать вывод, что сопротивление резистора, скорее всего,

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector