Com-ip.ru

КОМ IP
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет сопротивления кабеля постоянного тока

Онлайн помощник домашнего мастера

Расчет сечения кабеля

Правильный подбор электрического кабеля важен для того чтобы обеспечить достаточный уровень безопасности, экономически эффективно использовать кабель и полноценно применить все возможности кабеля. Грамотно рассчитанное сечение должно быть способно постоянно работать под полной нагрузкой, без повреждений, выдерживать короткие замыкания в сети, обеспечивать нагрузку с соответствующим напряжением тока (без чрезмерного падения напряжения тока) и обеспечивать работоспособность защитных приспособлений во время недостатка заземления. Именно поэтому производится скрупулёзный и точный расчёт сечения кабеля по мощности, что сегодня можно сделать при помощи нашего онлайн-калькулятора достаточно быстро.

Вычисления делаются индивидуально по формуле расчёта сечения кабеля отдельно для каждого силового кабеля, для которого нужно подобрать определённое сечение, или для группы кабелей со схожими характеристиками. Все методы определения размеров кабеля в той или иной степени следуют основным 6 пунктам:

  • Сбор данных о кабеле, условиях его установки, нагрузки, которую он будет нести, и т. д
  • Определение минимального размера кабеля на основе расчёта силы тока
  • Определение минимального размера кабеля основанные на рассмотрении падения напряжения тока
  • Определение минимального размера кабеля на основе повышении температуры короткого замыкания
  • Определение минимального размера кабеля на основе импеданса петли при недостатке заземления
  • Выбор кабеля самых больших размеров на основе расчётов пунктов 2, 3, 4 и 5

Онлайн калькулятор расчета сечения кабеля по мощности

Чтобы применить онлайн калькулятор расчёта сечения кабеля необходимо произвести сбор информации, необходимой для выполнения расчёта размеров. Как правило, необходимо получить следующие данные:

  • Детальную характеристику нагрузки, которую будет поставлять кабель
  • Назначение кабеля: для трёхфазного, однофазного или постоянного тока
  • Напряжение тока системы и (или) источника
  • Полный ток нагрузки в кВт
  • Полный коэффициент мощности нагрузки
  • Пусковой коэффициент мощности
  • Длина кабеля от источника к нагрузке
  • Конструкция кабеля
  • Метод прокладки кабеля

Таблицы сечения медного и алюминиевого кабеля

При определении большинства параметров расчётов пригодится таблица расчёта сечения кабеля, представленная на нашем сайте. Так как основные параметры рассчитываются на основании потребности потребителя тока все исходные могут быть достаточно легко посчитаны. Однако так же важную роль влияет марка кабеля и провода, а также понимание конструкции кабеля.

Основными характеристиками конструкции кабеля являются:

  • Материал-проводника
  • Форма проводника
  • Тип проводника
  • Покрытие поверхности проводника
  • Тип изоляции
  • Количество жил

Ток, протекающий через кабель создаёт тепло за счёт потерь в проводниках, потерь в диэлектрике за счёт теплоизоляции и резистивных потерь от тока. Именно поэтому самым основным является расчёт нагрузки, который учитывает все особенности подвода силового кабеля, в том числе и тепловые. Части, которые составляют кабель (например, проводники, изоляция, оболочка, броня и т. д.), должны быть способны выдержать повышение температуры и тепло, исходящее от кабеля.

Пропускная способность кабеля — это максимальный ток, который может непрерывно протекать через кабель без повреждения изоляции кабеля и других компонентов. Именно этот параметр и является результатом при расчёте нагрузки, для определения общего сечения.

Кабели с более большими зонами поперечного сечения проводника имеют более низкие потери сопротивления и могут рассеять тепло лучше, чем более тонкие кабели. Поэтому кабель с 16 мм2 сечения будет иметь большую пропускную способность тока, чем 4 мм2 кабель.

Однако такая разница в сечении — это огромная разница в стоимости, особенно когда дело касается медной проводки. Именно поэтому следует произвести очень точный расчёт сечения провода по мощности, чтобы его подвод был экономически целесообразным.

Для систем переменного тока обычно используется метод расчёта перепадов напряжения на основе коэффициента мощности нагрузки. Как правило, используются полные токи нагрузки, но если нагрузка была высокой при запуске (например, двигателя), то падение напряжения на основе пускового тока (мощность и коэффициент мощности, если это применимо), должны также быть просчитаны и учтены, так как низкое напряжение так же является причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования, несмотря на современные уровни его защиты.

Видео-обзоры по выбору сечения кабеля

Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

Методика определения необходимого сечения кабеля питания

К настоящему моменту разобрались с такими задачами, как — расчет архива системы видеонаблюдения, расчет времени автономной работы системы видеонаблюдения, определение необходимой пропускной способности канала для системы видеонаблюдения.

На уроках по проектированию системы видеонаблюдения, так же были рассмотрены программы полезные в проектировании систем видеонаблюдения — IP Video System Design Tool, VideoCad Starter.

Сегодня, перед тем как приступить к оформлению проектной документации еще один важный урок.

Выбор сечения кабеля питания оборудования системы видеонаблюдения

Необходимое сечение кабеля питания определяется по методике приведенной в статье — расчет сечения кабеля для слаботочных систем, т.е. следующим образом:

Расчет осуществляется по формуле:

S = 2 * p / (Uнач — Uкон) * I * L

  1. S – необходимое сечение кабеля (мм 2 );
  2. p – удельное сопротивление (Ом);
  3. Uнач – напряжение выдаваемое источником бесперебойного питания (Вольт);
  4. Uкон – напряжение при котором работает оповещатель (Вольт);
  5. I – ток нагрузки (Ампер);
  6. L – длинна линии оповещения (Метров).

Необходимо учитывать, что удельное удельное сопротивление (p) зависит от выбранного сечения кабеля.

Вопросы, которые возникают при расчете сечения по приведенной выше формуле:

1. Что делать, если для оборудования вместо тока потребления приведено значение потребляемой мощности

Ответ: для того, чтобы перевести мощность потребляемую оборудованием (Вт) в амперы необходимо разделить мощность потребляемую оборудованием на напряжение питания (Вольт).

Ток потребления для SDC-415PD будет равен – 0,21 Ампера (2,5/12)

2. Чему равно удельное сопротивление меди для кабелей различного сечения

Ответ: Удельное сопротивление медного кабеля для сечений:

  1. 0,75 мм² –> 0,0466 Ом/м
  2. 1 мм² –> 0,035 Ом/м
  3. 1,5 мм² –> 0,02334 Ом/м
  4. 2,5 мм² –> 0,014 Ом/м
  5. 4 мм² –> 0,00876 Ом/м
  6. 6 мм² –> 0,00584 Ом/м

Удельное сопротивление медного кабеля рассчитывается по формуле:

R = (p*l/S)*2

  • p — сопротивление меди, 0,0175, Ом;
  • l — длина кабеля, м;
  • S — сечение кабеля, мм 2.

Например, сопротивление одного метра кабеля сечением 0,75 мм 2:

R = (p*l/S)*2 = R = (0,0175*1/0,75)*2 = 0,046666 Ом

Теперь с выбором сечения кабеля в зависимости от потребляемой мощности или тока проблем возникать не должно.

Денис Маркевич – проектирую слаботочные системы более 12 лет. Хобби – блогинг, бег, велосипед. В блоге делюсь опытом, отвечаю на вопросы.

Сегодня о правилах сокращения единиц измерения информации. Если можете ответить на вопрос как читается kB и Mb.

Всем привет! Сегодня урок посвящен форматам чертежей – А4, А3, A2, A0… Приведу удобную шпаргалку по форматам.

С каждым годом IP видеокамеры с высокими разрешениями находят все большее и большее применение. Количество.

есть некоторые неточности: Единица измерения удельного сопротивления в СИ — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м,, то есть в пункте 2, правильнее говорить о приведенном сопротивлении к определенному сечению.

S = 2 * p / (Uнач — Uкон) * I * L ?? наверное все таки так S = 2 * p * I * L / (Uнач — Uкон), а то выходит чем больше длина и сила тока, тем меньше сечение необходимо.

Файл с расчетом в Excel (удален 16.06.16)

C обоими вариантами получаю один результат. Оба правильные. В итоге: перестановка на итоговое значение не влияет. Или я где-то не прав?

Так то оно так, только это не сразу очевидно в первоначальной формуле. Я некоторое время тоже сомневался %)

все правилльно эксель считает и математически верно., но когда формулу с дробью пишешь в строчку, то воспринимается, что после «/» все в знаменателе как будто так S = 2 * p / ((Uнач — Uкон) * I * L ).

Здравствуйте!
У меня вопрос относительно формулы: S = 2 * p / (Uнач — Uкон) * I * L, где р — удельное сопротивление, которое, в свою очередь, также зависит от сечения.
приведено удельное сопротивление кабеля в зависимости от сечения, а также приведена формула R = (p*l/S)*2, где р — уже сопротивление меди.
Теперь при подстановке формулы удельного сопротивления в первоначальную формулу получим: S = 4*p*I*I*L/(S*(Uнач-Uкон)). Если дальше решать относительно S, то получим: S=2*I*(p*L/(Uнач-Uкон))^1/2. Правильно ли я все понял? если нет — поправьте…

Прочитал бегло, времени вникать сейчас нет. Результат получается такой же как по формуле приведенной в статье?

Нет. Результат однозначно получится другим.

Тогда неправильно. Значения свои сверял с программой по расчету сечения кабеля.

Я просто хочу уточнить:
р — удельное сопротивление, измеряться, в нашем случае оно будет в Ом*кв.мм/м (если принята другая единица измерения, например, Ом/м, то в формулу нужно вводить поправки), а не в Ом или Ом/м. Это величина константа и зависит только от материала и температуры проводника.

R — сопротивление проводника, Ом; из курса физики R=р*L/S, где L — длина проводника, м; S — площадь поперечного сечения, кв.мм. Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения. (у Вас написано: «Удельное сопротивление медного кабеля рассчитывается по формуле: R = (p*l/S)*2»)

Из курса физики: R=U/I, где U — напряжение, В; I — сила тока, А.

Допустимое падение напряжения: Uнач — Uкон, или дельта U.

Таким образом: р*L/S = дельта U/I — для одной жилы;

для двух жил: 2*р*L/S = дельта U/I;

Таким образом: S=2L*I*p/дельта U.

Отсюда, кстати, можно найти падение напряжения (дельта U) при известных параметрах кабеля.

Читать еще:  Выключатель света для торшера

А если считать по формуле, представленной здесь для постоянного тока, то значения расходятся.

вопрос: где правда?

Да…
программа по расчету не является догмой. Она тоже может ошибаться…

Я считаю, что правда в формуле приведенной как мной так и вами (дают один результат):

Таким образом: S=2L*I*p/дельта U.

Формулу R = (p*l/S)*2 использую при расчете максимальной длины кабельной линии для кабелей различного сечения. Ей я вас очевидно и запутал.

программа по расчету не является догмой. Она тоже может ошибаться…

Все возможно. Именно по этому расчет программы проверял. Программа упоминается здесь.

Удельное сопротивление медного кабеля для сечения 1 мм2 составляет

0,017 ом/м. Падение напряжения довольно точно можно расчитать здесь или здесь.
Падение напряжения для постоянного тока расчитывается по формуле ΔU(в)=I·R·L, для переменного ΔU(в)=I(R·cosφ·L+X·sinφ·L), соответственно S=(ρ·J·L)/ΔU.

Столкнулся с замечанием очень уважаемого эксперта: рассчитывая сечения проводов питания в проекте, нужно учитывать, что фактическая длинна кабеля после монтажа может оказаться больше на 5-10 (и более) процентов. А значит в проекте нужно закладывать кабель большего сечения, чем получился по калькулятору при расчетной длинне. Каков должен быть коэффициент запаса — я не нашел в нормативке. Если кому-то известен — подскажите.
Ну а тем, кто не верит в точность представленного калькулятора, могу сказать, что мой личный калькулятор дает такие же значения, а его точность я в свое время проверил тестером.

Спасибо, Сергей за подтверждение достоверности расчетов.
По поводу замечания эксперта — мнение интересное, но не чем не подтвержденное (имею ввиду нормативку).
Как проектировщик скажу так, заложить кабель сечения больше необходимого (длина кабеля учтена в кабельном журнале) не могу, т.к. это завышение объемов и это как раз то место за которое, как правило цепляется любая экспертиза (такие замечания встречаются со стороны экспертов проверяющих сети оповещения).
А вот в кабельном журнале накинуть несколько процентов при необходимости (сечение кабеля на границе допустимого) можно.
Про запас кабелей в нормативке, по памяти не скажу где написано, но помню, что для площадки это значение не должно превышать 1%.

Денис! А как быть если камера 24v AC? Очень интересен данный расчет. Заранее спасибо!

Считаю точно также, данные совпадают с теми длинами которые приводит в паспортах Pelco на свои

24В блоки питания.

«Удельное сопротивление медного кабеля рассчитывается по формуле:
R = (p*l/S)*2

p — сопротивление меди, 0,0175, Ом;
l — длина кабеля, м;
S — сечение кабеля, мм2.»

Это не удельное сопротивление. Это просто СОПРОТИВЛЕНИЕ кабеля, зависящее ио длины и сечения. Длина у вас 1метр, сечение меняется — следовательно, меняется и сопротивление. НЕ ПУТАЙТЕ ЛЮДЕЙ. Исправте, пожалуйста. Удалите слово «удельное»!
Если есть сомнения, то произведите расчёт в единицах: ((Ом*мм2/м * м)/мм2) = (Ом*мм2)/мм2 = Ом, а в Омах измеряется сопротивление.

П.С. Почитайте ГОСТ 22483-2012. Полезно. В нём удельное сопротивление для медных жил любого сечения принято 0,018 Ом*мм2/м и не зависит от сечения жилы.

Интересное замечание и ГОСТ. Ознакомлюсь.

0.018 — это и есть округленное 0,0175.
А если померить тестером — получается 0,0173 — 0,0175. Проверял уже много лет назад и до сих пор исходя из этого считаю.

Слово «Удельное» действительно лишнее, но умный это и так поймет, а дураку эта статья в любом случае ничем не поможет. Не цепляйтесь к словам в таком резком тоне!
А Денису спасибо за проделываемый труд!

Сергей Крейдич, это не резкий тон. Слова написаны прописными буквами лишь для внимания.
На сколько умным должен быть человек, чтобы понять, что в формулу надо подставить значение удельного сопротивления материала, из которого изготовлена токопроводящая жила (для меди — 0,018), если ему в статье чётко дают понять, что «Необходимо учитывать, что удельное удельное сопротивление (p) зависит от выбранного сечения кабеля.», а ниже приведено «Удельное сопротивление медного кабеля для сечений:»?
Это не единственная статья автора, где есть указание на то, что удельное сопротивление меди изменяется в зависимости от сечения кабеля! В реалии изменяется лишь сопротивление токопроводящей жилы, а не удельное сопротивление материала, из которого она изготовлена.
Вы сами попробуйте произвести расчёт без Экселя, запутаетесь.

Ну это и так очевидно. Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ. В отличие от электрического сопротивления, являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества. Как по мне, говорить о том что удельное сопротивление меди меняется в зависимости от сечения используемого кабеля — несколько непрофессионально.
В остальном же нормальный калькулятор, дает те же значения что и написанный мной. Впрочем это не удивительно, поскольку законы физики и математики в этом мире для всех одинаковы 8)

Честно сказать уже чувствую, что физику мне надо вспоминать. Буду вместе с дочкой и сыном скоро повторять.

Здравствуйте.
Немного запутался с Вашим расчётом. Потери напряжения на участке провода, насколько я знаю, определяются по формуле dU=(pL/S)*I, где p — удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник, L — длина проводника, S — его сечение, I — сила тока, протекающего по данному участку. Предположим, имеем медный кабель сечением 1,5мм2 длинной 100м, и по нему протекает ток силой 2 А. Тогда величина падения напряжения будет равна ((0,0175*100)/1,5)*2=2,3В. Если же подставить эти значения в Вашу формулу, мы получим ((2*0,0175)/2,3)*2*100=3,04, т. е. сечение получается в 2 раза больше, чем мы приняли в 1-й формуле.

Здравствуйте Сергей, в статье свой ход мыслей подробно расписал, в комментариях есть файл с расчетом в Excel. Все прозрачно, проверять ваш расчет у меня нет времени.

Для себя сделал калькулятор, им пользуюсь, заберите у меня сейчас эту статью я долго буду вспоминать как рассчитывал. Всего знать и помнить вечно не могу. Сделал, наладил, законспектировал — забыл.

Пересмотрел Вашу статью, и, похоже, нашёл причину расхождений. Если вспомните и найдёте время, скажите, пожалуйста, откуда Вы взяли формулу R = (p*l/S)*2? Во всех источниках, что попадались мне, сопротивление проводника определялось как R = (p*l/S). Или Вы умножаете данный результат на 2 потому, что у нашего провода 2 жилы?

Сергей, здесь в комментариях — //markevich.by/sistema-opoveshheniya-lyudej-o-pozhare-so/raschet-secheniya-kabelya-dlya-slabotochnyx-sistem.html найдете ответ на свой вопрос.

Сергей, если бы автор статьи формулу записал по-другому, более правильно, тогда такого вопроса не возникало бы. Например:
R = (p*2L)/S — таже формула, записанная по-другому.
Отсюда понятно, что длина кабеля умножается на 2, т.к. обе жилы образуют одну цепь и ток протекает по одной и другой жиле.

Смысл понятен, но несколько сомневаюсь в необходимости считать сопротивление на «обратной» жиле. Прошу прощения за глупый вопрос, но зачем это делать? Понятно, что мы должны обеспечить определённое напряжение на нагрузке, но по этому участку цепи, если я правильно понимаю физику процесса, ток идет обратно от нагрузки к источнику питания. Понятно — запас никогда не помешает, но сейчас я смотрю на видеокамеру PCB-443HDK-36, потребляющую почти 1,5 А при напряжении 12В и понимаю, что даже для размещения её метрах в 70 от источника питания потребуется кабель сечением 2х4…

Курс ТОЭ (теоретические основы электротехники) вам в помощь. Условную схему с сопротивлениями на участках цепи зарисуйте. Сомнения отпадут.

Да… судя по некоторым комментариям и ответам, среднее образование сильно ухудшилось с моих времен…. Я заканчивал школу в 1991 году. И уж чего-чего, а закон Ома для замкнутой цепи знали все, включая двоечников…

Добрый день.
Подскажите по такому вопросу.
У меня в системе видео наблюдения (4 камеры) две ветки по питанию (эти две ветки подключены к одному блоку питания). В одной ветке три камеры (запараллелены по питанию — от каждой камеры идет питание на следующую) и вторая ветка с одной камерой.
Скажите, как по вашему калькулятору длин рассчитывается максимальная длина для каждой ветки?
Я так понимаю первая ветка — суммируется токи потребления каждой камеры. А для ветки с одной камерой ничего не суммируется — рассчитывается только по одному току потребления. Верно?

Калькулятор не рассчитывает ветки, считает, что вся нагрузка «сидит» в конце одной линии.

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

Читать еще:  Настенный беспроводной выключатель света

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Диапазон передачи мощности

В установках промышленного мониторинга часто необходимо проложить длинные кабели для питания электронного устройства, например, камеры. Здесь необходимо учитывать очень важный периметр — «падение напряжения» на кабеле. Многие установщики не знают о последствиях влияния текущего потока, протекающего через силовые кабели, а проблема электроснабжения является основой при проектировании любой системы видеонаблюдения.

Производители оборудования предоставляют фиксированное значение напряжения питания для данного устройства, например 12В постоянного тока, но не сообщают диапазон этого напряжения (минимальное и максимальное значение). При проведении практических испытаний, мы предположили, что для камеры 12В напряжение может упасть до 11 В. Ниже этого значения могут возникнуть помехи или потеря видеосигнала. Так что падение напряжения на кабеле между блоком питания и камерой может составлять максимум 1В. Многие пользуются готовыми счетчиками мощности, но не знают теоретических и практических вопросов. Поэтому мы постараемся представить их в этой статье.

Каждый провод имеет сопротивление (сопротивление) больше 0. Когда через провод с заданным сопротивлением течет ток, происходят два явления.

1. Происходит падение напряжения по закону Ома.

2. Электричество преобразуется в тепло по закону Ома.

Каждый провод представляет собой резистор (резистор). Ниже предоставлена схема замены двухжильного кабеля (включая только сопротивление).

Следует учитывать падение напряжения на каждом проводе, поэтому общее сопротивление (R) двухжильного кабеля будет: R = R1 + R2 .

Ниже представлена принципиальная схема падения напряжения в двухпроводном кабеле:

где:
Uin – напряжение питания, например, от блока питания,
I – ток, протекающий в цепи,
R1 – резистанция (сопротивление) первой жилы кабеля,
R2 – резистанция (сопротивление) второй жилы кабеля,
UR1 – падение напряжения на первой жиле кабеля,
UR2 – падение напряжения на второй жиле кабеля,
L – длина кабеля,
RL – нагрузка, наример, камеры,
URL – напряжение на нагрузке.

После подачи напряжения от источника питания ( Uin ) на кабель подключение нагрузки ( RL ) в системе начинает течь ток ( I ), что вызывает падение напряжения на кабеле ( UR1 + UR2 ). Соотношение выглядит следующим образом: выходное напряжение на нагрузке уменьшается из-за падения напряжения на кабеле .

Для расчета падения напряжения (Ud) была использована следующая формула для постоянного и переменного нпряжения (1-фазное):

где:
Ud – падение напряжения, измеренное в вольтах (В),
2 – постоянное число, полученное в результате того, что мы вычисляем падение напряжениядля двух кабелей,
L – длина кабеля, выраженная в метрах (м),
R – сопротивление (сопротивление) одиночного проводника, выраженное в омах на километр (Ом/км),
I – ток, потребляемый нагрузкой, выраженный в амперах (А).

Как видите, падение напряжения зависит не от величины входного напряжения, а от тока, длины и сопротивления провода.

Читать еще:  Втулка защита изоляции проводов кабелей от повреждений

Подавляющее большинство промышленных камер имеют переменное энергопотребление. Это связано с тем, что инфракрасный осветитель включается ночью, что увеличивает энергопотребление. Например, камера потребляет 150 мА днем и 600 мА ночью. Не рекомендуется подавать на камеру более высокое напряжение, чтобы компенсировать потери на шнуре питания, так как падение напряжения меняется. При длинной линии питания и включенной инфракрасной подсветке, напряжение питания камеры будет правильным. Выключение подсветки снизит потребление тока камеры и увеличит напряжение нагрузки, что может повредить камеру.

Для расчета падения напряжения потребуются значения сопротивления одиночного провода в Ом/км. Методика расчета этих значений будет описана далее в статье. В таблице есть гтовые данные для нескольких сечений кабелей.

Источник питания 12В постоянного тока, двухжильный кабель сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500 мА). Подставляем эти значения в формулу.

Источник питания 12В постоянного тока, двухжильный кабель сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500 мА). Подставляем эти значения в формулу.

Приведенные выше расчеты показывают, что падение напряжения на этом двухпроводном кабеле составляет 1,78 V (2 x 0,89 V). то, конечно, сумма падений напряжений на отдельных проводах. Таким образом, напряжение на нагрузке снизится до значения:
12 V – 1,78 V = 10,22 V, как показано на рисунке ниже.

Мы можем легко рассчитать процент потери напряжения на кабле питания, используя формулу:

где:
Ud% – потери напряжения на проводе, выраженные в процентах (%),
Ud – падение напряжения,
Uin – входное напряжение.

После подстановки в формулу, вычислим снижение напряжения на нагрузке в %, т.е. потери на линии электропередачи.

Учтите, что проблема падения напряжения, особенно при низких напряжениях питания, очень серьезна. Если мы увеличим напряжение питания, падение напряжения на проводе будет таким же, но процентное падение напряжения на нагрузке будет меньше.

Как в предыдущем примере: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера ( нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), а также источник питания 24 В постоянного тока.

Как в предыдущем примере: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера ( нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), а также источник питания 24 В постоянного тока.

Потери в линии снабжения:

Как видите, падение напряжения на кабеле составит 1,78 V, что снизит напряжение на нагрузке с 24 В до 22,22 В или на 7,4%, что не повлияет на работу нагрузки.

Как в примерах выше: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), но блок питания 230 В постояннного тока.

Как в примерах выше: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм 2 и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), но блок питания 230 В постояннного тока.

Потери в линии снабжения:

Как видите, падение напряжения на кабеле будет 1,78 V, что снизит напряжение на нагрузке с 230 В до 228,2 В, то-есть на 0,77%, что не повлияет на характеристики нагрузки.

Были проанализированы три корпуса блока питания для разных напряжений. Падение напряжения такое же и не зависит от уровня напряжения питания. В то время как в установках 230 В падение напя напряжения может быть серьезной, вызывая неисправность подключенного устройства.

Для приведенных выше расчетов нам потребовались значения в Ом/км. Чтобы самостоятельно рассчитать сопротивление одиночного проводника, нам необходимо знать,Это выражается формулой для расчета так называемый, второй закон Ома. В нем говорится, что сопротивление участка проводника с постоянным пересечным сечением пропорциально длине проводника и обратно пропорционально его площади поперечного сечения.

Это выражается формулой для расчета сопротивления проводника длиной L и сечением S:

где:
R – сопротивление одиночного проводника, выраженное в омах (Ом),
p – сопротивление (удельное сопротивление) проводника (Oм мм 2 /m) соответствующее материалу, из которого изготовлен проводник (для меди всегда подставляется значение 0,0178),
L – длина проводника, выраженная в метрах (м),
S – площадь сечения проводникав квадратных миллиметрах (мм 2 ).

Для меди удельное сопротивление составляет 0,0178 (Ω мм 2 /м), что означает, что 1 м проводника с поперечным сечением 1 мм 2 имеет сопротивление 0,0178 Ом (для чистой меди). Это значение является ориентировочным и может варьироваться в зависимости от чистоты и обработки меди. Например, дешевые китайские кабели содержат медные сплавы с алюминием и другими примесями, что приводит к увеличению удельного сопротивления и, следовательно, их сопротивления, а также к большому падению напряжения. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,0278 (Ω мм 2 /м).

Рассчитываем сопротивление (резистанцию) медного провода длиной 1000 м и сечением 0,75 мм 2 .

Рассчитываем сопротивление (резистанцию) медного провода длиной 1000 м и сечением 0,75 мм 2 .

Таким образом, одиночный кабель длиной 1000 м имеет сопротивление 23,73 Ома.

Зная приведеннную выше формулу и закон Ома, очень легко рассчитать максимальный ток для заданного расстояния проводника с определенным поперечным сечением (в мм 2 ). Мы включаем цифру 2 в формулу, потому что мы будем рассчитывать реальную длину для 2 проводов.

У нас имеется кабель длиной 30 м с поперечным сечением 2 х 0,75 мм 2 .

Для начала рассчитываем сопротивление провода.

Для системы 12В мы предполагаем падение напряжения на 1В. Это означает, что напряжение на нагрузке снижается до 11В. Максимальный ток рассчитывается по закону Ома.

У кабеля витая пара имеет 4 пары проводов. Рассчитываем падение напряжения, передаваемое 1 паре при токе, потребляемом нагрузкой 500 мА (0,5А) и длиной 40 м UTP K5, который имеет поперечное сечение 0,19625 мм 2 , питание 1,2В.

Для начала рассчитываем сопротивление кабеля (витая пара UTP K5 имеет сечение 0,19625 мм 2 ):

По закону Ома рассчитываем полное падение напряжения на 2 жилах для тока 500мА (0,5А).

Таким образом, падение напряжения на линии питания будет 3,62В, а напряжение на приемнике будет 8,38В (12 В – 3,62 В = 8,38 В).

Можем также рассчитать по закону Ома максимальный ток при падении напряжения на 1В для установки, питаемой от 12В, что означает, что напряжение на нагрузке снижается до 11 В.

В расчетах использовалась 1 пара витой пары. Очень часто, чтобы уменьшить падение напряжения, для передачи мощности используются 2, 3 или 4 пары компьютеров на витой паре. Они соединены параллельно, что увеличивает поперечное сечение и, таким образом, снижает сопротивление линии, что связано с меньшими потерями напряжения.

Готовые расчеты для тех же параметров: кабель UTP K5, ток 500мА (0,5А) и длина 30 м, питание 12В, это:

  • пара — напряжение на нагрузке = 8,38В,
  • 2 пары — напряжение на нагрузке = 10,16В,
  • 3 пары — напряжение на нагрузке + 10,8В,
  • 4 pary – пары — напряжение на нагрузке +11,1В.

    В таблице ниже указан максимальный ток, который можно передать по кабелю определенной длины и сечения, чтобы падение напряжения на нагрузке не превышало 1В. Расчеты производились для 2-х проводов.

    В следующей таблице показан максимальный ток, который может быть передан по витой паре определенной длины, чтобы падение напряжения на нагрузке не превышало 1В. Расчеты были выполнены для передачи энергии с помощью 1, 2, 3 и 4 пар кабелей витой пары для популярных категорий 5 и 6.

    Для всех вышеперечисленных расчетов необходимо знать сечение проводника, выраженное в квадратных миллиметрах. Этот параметр не следует путать с диаметром.

    Для более толстых кабелей, например, силовых, производители и дистрибьюторы указывают поперечное сечение в квадратных миллиметрах (мм 2 ). Однако для более тонких кабелей, например, телекоммуникационных или информационных, диаметр кабеля указывается в миллиметрах (мм) и в этих случаях мы должны преобразовать диаметр в поперечное сечение.

    Ниже представлен чертеж, показывающий разницу между сечением и диаметром проводника:

    где:
    S – сечение проводника, выраженное в квадратных миллиметрах (мм 2 ),
    D – диаметр проволоки в миллиметрах (мм),
    r – радиус проволоки — (половина диаметра) в миллиметрах (мм),
    L – длина кабеля.

    Формула для расчета сечения:

    π – число пи, математическая константа= 3,14

    Компьютерная витая пара UTP категории 5е. Производитель дает диаметр S=0,5 мм. Вычисляем поперечное сечение в мм 2 .

    Компьютерная витая пара UTP категории 5е. Производитель дает диаметр S=0,5 мм. Вычисляем поперечное сечение в мм 2 .

    Таким образом, провод диаметром 0,5 мм имеет поперечное сечение всего 0,19623 мм 2 .

    Основные факторы, влияющие на падения напряжения:

  • ток – соотношение закона Ома: чем выше ток, тем больше падение напряжения;
  • диаметр или поперечное сечение кабеля – чем тоньше кабель, тем больше падение напряжения;
  • длина кабеля – логически: чем длиннее кабель, тем больше сопротивление и падение напряжения;
  • материал, из которого сделан кабель. Сегодня большинство проводников изготовлено из меди, что делает их хорошими проводниками. На рынке доступны дешевые китайские кабели, которые выглядят как медь, но сделаны из сплава, содержащего, например, алюминий и магний. Также встречается стальная проволока с тонким медным покрытием. Все это приводит к увеличения сопротивления и увеличению падения напряжения.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector