Сечение жил кабеля по току: Калькулятор сечения кабеля (провода) по длине, мощности и току / Калькулятор / Элек.ру | Сруб Всем! — Строительство деревянных домов из бревна, бруса и бревен

Содержание

Расчеты сечения жил кабеля — Провод и кабель — Справочник

Расчет сечения жил кабеля.

Сечение кабеля выбирают по нагреву и по потере напряжения.
Расчет кабеля по нагреву исходят расчета токовой нагрузки линии.

Пример расчета кабеля по нагреву.
Рассчитать сечение четырехжильного алюминиевого кабеля марки АВВГ, проложенного в трубе и питающего асинхронный двигатель мощностью18,5 кВт типоразмера 5А160М4.
Решение
Ток находится по известной формуле

Исходные данные cosφ и η двигателя берем из таблицы.
cosφ=0,86 и η=90%=0,9; U_н=380 В=0,38 кВ
Подставляем значения и находим ток:

Теперь по полученному току смотрим в таблице ближайшее сечение кабеля. Оно должно быть равным или большим по значениям найденного тока.
Итак, находим 10 мм², т.

е. для питания электродвигателя мощностью 18,5 кВт выбираем кабель АВВГ10х4+1х6 (нулевая жила сечением 6 мм².

Еще одна подсказка. Если нет под рукой данных двигателя кроме его мощности, силу тока можно примерно принять как значение удвоенной мощности (только для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором). Причем чем мощнее двигатель, это значение будет незначительно меньше, а у маломощного двигателя наоборот: ток будет превышать удвоенное значения его мощности.

Пример расчета сечения жил кабеля по потере напряжения.
Этот расчет обычно применяется для осветительных нагрузок, где длина линии питания превышает 50 метров.
Нужно определить сечение медных жил четырех проводной линии 3-х фазного тока 380 В линейного и 220 В фазного напряжения. Длина кабеля 125 м. Считать, что нагрузка в виде ламп мощностью в 15 кВт находится в конце линии. Допустимая потеря напряжения – 2,5%.

Дано:
U_л/U_ф=380/220
l=125 м
Р=15 кВт
∆U%=2,5%
жилы медные
S_ф, S₀ -?

Решение

Сечение жил

где с=77 (см.

табл. 1)
По таблице выбираем ближайшее стандартное сечение. Оно должно быть больше искомого. Выбираем 10 мм².У нулевого провода сечение должно быть ≥50% от сечения фазного провода, т. е. в данном примере 6 мм².

Таблица 1 Значение коэффициента с

номинальное напряжение сети, В	Система сети и род тока	Коэффициент с
номинальное напряжение сети, В	Система сети и род тока	для медных проводов	для алюминиевых проводов
380/220	трехфазная с нулевым проводом	77	46
380/220	двухфазная с нулевым проводом	34	20
220	двухпроводная переменного или постоянного тока	12,8	7,7
220/127	трехфазная с нулевым проводом	25,6	15,5
220/127	двухфазная с нулевым проводом	11,4	6,9
127	двухпроводная переменного или постоянного тока	4,3	2,6
120	двухпроводная переменного или постоянного тока	3,8	2,3
110	то же	3,2	1,9
42	-II-	0,34	0,21
24	-II-	0,153	0,092
12	-II-	0,038	0,023

115 фото, видео инструкции и таблицы соответствия

Расчет по мощности электроприборов

Для каждого кабеля есть определенная величина тока (мощности), которую он способен выдержать при работе электроприборов. Если ток (мощность), потребляемый всеми приборами, будет превышать допустимую величину для токопроводящей жилы, то в скором времени аварии не избежать.

Чтобы самостоятельно рассчитать мощность электроприборов в доме, необходимо на лист бумаги выписать характеристики каждого прибора отдельно (плиты, телевизора, светильников, пылесоса и т.д.). После этого все значения суммируются, и готовое число используется для выбора кабеля с жилами с оптимальной площадью поперечного сечения.

Формула расчета имеет вид:

Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0.8,

Где: P1..Pn–мощность каждого прибора, кВт

Обращаем Ваше внимание на то, что получившееся число необходимо умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Этот коэффициент обозначает, что из всех электроприборов одновременно работать будет только 80%. Такой расчет более логичный, потому что, к примеру, пылесосом либо феном Вы точно не будете пользоваться в течение длительного времени без перерыва.

Таблицы выбора сечения кабеля по мощности:

Это приведенные и упрощенные таблицы, более точные значения вы можете найти в ПУЭ п.

1.3.10-1.3.11.

Как вы видите, для каждого определенного вида кабеля табличные значения имеют свои данные. Все что Вам нужно, это найти ближайшее значение мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.

Чтобы Вы наглядно поняли, как правильно рассчитать кабель по мощности, приведем простой пример:

Мы подсчитали, что суммарная мощность всех электроприборов в квартире составляет 13 кВт. Данное значение необходимо умножить на коэффициент 0,8, что в результате даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Далее в таблице ищем подходящее значение в колонке. Нас устраивает цифра «10,1» при однофазной сети (напряжение 220В) и «10,5», если сеть трехфазная.

Это значит, что нужно выбрать такое сечение жил кабеля, который будет питать все расчётные приборы – в квартире, комнате или каком-либо другом помещении. То есть такой расчёт нужно проводить для каждой розеточной группы, запитанной от одного кабеля, или для каждого прибора, если он запитан напрямую от щитка. В примере выше, мы привели расчет площади поперечного сечения жил вводного кабеля на весь дом или квартиру.

Итого, выбор сечения останавливаем на 6-миллиметровом проводнике при однофазной сети либо 1,5-миллиметровом при трехфазной сети. Как вы видите, все довольно просто и даже электрик-новичок справится с таким заданием самостоятельно!

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока:

Зачем нужно рассчитывать сечение кабеля

Возможно кто-то возразит: зачем делать расчеты? Ведь подобрать электропровод можно, оценив потребление электроэнергии примерно.

Необходимо делать расчет сечения кабеля по мощности, потому что:

Если использовать проводники меньшего сечения, они перегреются. Изоляция начнёт плавиться и произойдёт возгорание. Пожар ― это трагедия.
При использовании проводников с большим диаметром, пожароопасная ситуация исключена. Но их стоимость больше и они неудобны в эксплуатации. Затраты окажутся неоправданными.

Поэтому лучше сделать необходимые расчёты. Для этого нужны элементарные знания. Поговорим о типах проводов.

Что влияет на нагрев проводов

Количество жил и их тип у кабеля ВВГ

В процессе использования бытовой техники очень часто греется проводка. Перегревание происходит по причине нескольких факторов:

Неправильный выбор площади сечения проводников. Чем толще жилы имеет кабель, тем больший ток он передает без перегрева. Узнать нужные параметры можно по маркировке изделия или после замеров штангенциркулем.

Несоответствие материалов изготовления. Медный провод качественнее передает напряжение, отличается небольшим сопротивлением. Жилы из алюминия при высоком сопротивлении сильнее греются.
Количество жил. Одножильный проводник с толстым стержнем отличается высокой силой токопередачи. Многожильные модификации – гибкие, но имеют меньшую предельную силу передачи тока.
Специфика монтажа. При плотной укладке в трубе кабели нагреваются сильнее, чем при открытой проводке.
Особенности изоляции. Недорогие материалы с некачественной изоляцией неустойчивы к деформациям и температурным воздействиям.

Низкая электропроводимость алюминиевых проводов предусматривает большее, в сравнении с медными, сечение.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Можно подобрать сечение кабеля по току. В этом случае проводим ту же работу — собираем данные о подключаемой нагрузке, но ищем в характеристиках максимальный потребляемый ток. Собрав все значения, суммируем их. Затем пользуемся все той же таблицей. Только ищем ближайшее большее значение в столбике, подписанном «Ток». В той же строке смотрим сечение провода.

Например, надо подключить варочную панель с пиковым потреблением тока 16 А. Будем прокладывать медный кабель, потому смотрим в соответствующей колонке — третья слева. Так как нет значения ровно 16 А, смотрим в строчке 19 А — это ближайшее большее.

Подходящее сечение 2,0 мм2. Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.

При подключении мощных бытовых электроприборов от щитка тянут отдельную линию электропитания. В этом случае выбор сечения кабеля несколько проще — требуется только одно значение мощности или тока

Обращать внимание не строчку с чуть меньшим значением нельзя. В этом случае при максимальной нагрузке проводник будет сильно греться, что может привести к тому, что расплавится изоляция

Что может быть дальше? Может сработать автомат защиты, если он установлен. Это самый благоприятный вариант. Может выйти из строя бытовая техника или начаться пожар. Потому выбор сечения кабеля всегда делайте по большему значению. В этом случае можно будет позже установить оборудование даже немного больше по мощности или потребляемому току без переделки проводки.

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Если же выбирается кабель для подключения одного прибора, то достаточно информации только о его энергопотреблении. Можно подобрать сечения провода по мощности в таблицах ПУЭ.

Таблица 1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами

Таблица 2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами

Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной — 220 В.

В ПУЭ дана информация и для алюминиевых, и для медных проводов. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Достоинства медных проводов:

высокая прочность;
упругость;
стойкость к окислению;
электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников — высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода. Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению. Поэтому для их соединения используют третий металл.

Можно самостоятельно произвести расчет сечения провода по мощности для трехфазной цепи. Для этого надо воспользоваться формулой: I=P/(U*1.73), где P — мощность, Вт; U — напряжение, В; I — ток, А. Затем из справочной таблицы выбирается сечение кабеля в зависимости от рассчитанного тока. Если же там не будет необходимого значение, тогда выбирается ближайшее, которое превышает расчетное.

Устройство кабеля

Для лучшего понимания процесса расчета проводника по сечению в зависимости от мощности потребляемого тока, необходимо понимать суть процесса передачи электричества. Для наглядности лучше представить несколько тонких водопроводных труб, которые необходимо располагать по окружности параллельно друг другу.

Чем шире эта окружность, тем большее количество таких труб поместится при плотном расположении. Напор на выходе крупной систем будет гораздо больше, чем у маленькой. С электричеством также, в силу того, что ток течет по поверхности проводника, толстые кабели смогут поддерживать большие нагрузки.

Неправильное вычисление сечения по мощности выполняется, когда:

Токоведущая жила слишком широкая. Затраты на проводку возрастают существенно, нерационально используется ресурс кабеля.
Ширина токоведущего канала меньше необходимой. Плотность тока возрастает, нагревая проводник и изоляцию, что приводит к утечке электричества и образованию «слабых мест» на кабеле, повышая пожароопасность проводки.

В первом случае для жизни опасности нет, но неоправданно высокие затраты на материал.

Расчёт сечения кабеля или провода

У провода две характеристики: диаметр и площадь поперечного сечения.

Зная марку кабеля (провода), можно найти параметры в справочнике.

Как самостоятельно произвести расчёт? Надо измерить диаметр провода, используя микрометр (штангенциркуль). Применить формулу для расчёта:

S = ℼ × d² / 4 ≈ 3,14 × d² / 4 ≈ 0,785 × d² (площадь круга).

Так будет найдено сечение однопроволочного провода.

Если у провода многопроволочная жила, то её надо распушить, посчитать проволочки в косе и измерить у одной проволоки её диаметр.

Тогда в формулу добавляется число N проволок, упакованных в кабеле.

S = N× ℼ × d² / 4 ≈ N× 3,14 × d² / 4 ≈ 0,785 × N× d²

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Несмотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.

Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию.

Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Основы сортировки

Единственный способ качественно подобрать в квартиру или дом провод по сечению токоведущей жилы – знать какой мощности к нему будут подключаться приборы. Еще такой метод называют «по нагрузке», так как в электрических схемах все подключенные приборы рассматриваются как нагрузка или сопротивление.

Сначала необходимо определить мощность приборов. Это можно сделать несколькими способами:

найти в техническом паспорте устройства информацию о ней;
мощность указывается на самих приборах – обычно ее указывают на пластинах или стикерах из металла, хотя могут и просто нанести маркировку на корпус.
замерить силу тока при работе и высчитать мощность – экзотический способ, который применяется в исключительных случаях, когда нужны точные результаты.

Если прибор сделан в России, Украине или Беларуси мощность на нем всегда указывается как Вт (ватт) или кВт (киловатт). Если изделие европейского, азиатского или американского производства, буквой – W. Используемая нагрузка на таких устройствах обозначают как “ТОТ” или “ТОТ МАХ”.

Если не удалось точно установить мощность прибора, можно взять для расчета среднестатистические данные.

При этом следует помнить, что параметры в них указаны в большом диапазоне, а это значит, что выбранный по меньшему значению кабель может не соответствовать требованиям.

Это значит, что в таком случае надо учитывать максимально возможную мощность приборов и подобрать для них соответствующие сечения кабелей по потребляемой мощности. В противном случае кабель может перегреваться в процессе эксплуатации, вплоть до возгорания изоляции.

Определение нагрузочной способности электропроводки 220 В

выполненной из алюминиевого провода

В давно построенных домах электропроводка, как правило, выполнена из алюминиевых проводов. Если соединения в распределительных коробках выполнены правильно, срок службы алюминиевой проводки может составлять и сто лет. Ведь алюминий практически не окисляется, и срок службы электропроводки будет определяться только сроком службы пластмассовой изоляции и надежностью контактов в местах присоединения.

В случае подключения дополнительных энергоемких электроприборов в квартире с алюминиевой электропроводкой необходимо определить по сечению или диаметру жил проводов способность ее выдержать дополнительную мощность. По приведенной ниже таблице это легко сделать.

Если у Вас проводка в квартире выполнена из алюминиевых проводов и возникла необходимость подключить вновь установленную розетку в распределительной коробке медными проводами, то такое соединение выполняется в соответствии с рекомендациями статьи Соединение алюминиевых проводов.

Расчет сечения кабеля в жилых помещениях

В инструкции для расчета сечения кабеля приводятся следующие рекомендации: разводка на освещение берется от 1,5 кв. мм, на простые розетки до 16 А – не менее 2,5 кв. мм.

Примером расчета служит кухня частного строения, где находятся 6-ти киловатная плита, нагревательный котел мощностью 2,5 кВт и стиральная машина на 1,6 кВт.

Сумма этих мощностей составит 10.1 кВт, что соответствует в таблице для правильного расчета сечений проводов медному кабелю на 6 кв. мм.

Однако, это сочетается с максимальной нагрузкой на кабель. Поэтому выбираем сечение провода с запасом, т. е. на 10 кв. мм.

Алюминиевый кабель с такими характеристиками потребует сечения в 16 кв. мм.

Применение кабеля такой толщины непрактично. Запрещается соединять алюминиевые и медные провода, т.к. место их стыковки нагревается и приводит к короткому замыканию.

Выбор кабеля

Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.

Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.

Одножильный или многожильный

При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой.

Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба, которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу.

Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди.

В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше.

Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Медь или алюминий

В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот.

Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться.

Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…».

Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал.

Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5 мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.

Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Особенности расчета мощности скрытой проводки

При расчете мощности скрытой проводки к полученному показателю прибавляют 20-30%

Когда в проекте указана возможность прокладки скрытой проводки, диаметр и параметры сечения кабеля нужно приобретать с запасом. К полученному после вычисления показателю прибавляют 20-30 %. Такие расчеты исключают нагрев проводника в условиях закрытого пространства с минимальным доступом воздуха.

Если в закрытые каналы производится укладка нескольких проводников, толщина каждого увеличивается на 40%. Каждое изделие для дополнительной защиты от перегрева укладывается в индивидуальной гофрированной трубе.

Факторы, которые влияют на расчет

Из-за важности расчетов при определении требуемого сечения для проводов нужно учитывать ряд параметров:

обязательно следует учитывать общее количество электроприборов, которые будут размещены в пределах конкретной квартиры;

Электротехника в помещении

общая потребляемая нагрузка приборов. При этом в расчетах данный параметр должен браться с небольшим запасом;
суммарная мощность электроприборов, функционирующих в доме;
выбор способа, с помощью которого будет происходить расчет сечения проводов.

При этом каждый из перечисленных пунктов играет важную роль и в расчетах без них не обойтись. Также следует отметить, что поскольку это математические вычисления, то конечная цифра должна быть проверена несколько раз для исключения ошибки.
Конечно, каждый математический расчет обладает определенной долей погрешности, так как оперирует не стандартизированными значениями. Поэтому иногда необходимо проводить округления в большую или меньшую сторону, чтобы отыскать кабель требуемого сечения.
Если подойти к расчету халатно, то можно навлечь на себя неприятности, которые как минимум проявятся в сгоревшей технике или проводке, а как максимум – приведут к пожару.

Падение напряжения на кабеле

Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.

Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
Находится падение напряжения: Uпад. = I×R. По отношению к линейному в процентах оно составит: U% = (Uпад./Uлин.)×100.

В формулах приняты обозначения:

ρ – удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
S – площадь поперечного сечения, мм².

Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.

Нормативно-правовые ограничения

Коммунальные предприятия, обеспечивающие население электроэнергией, вправе вводить ограничения на максимальную суммарную мощность приборов в квартире. Достигаться это может установкой электросчетчиков с определенной пропускной способностью. На прибор ставятся автоматические одноразовые или многоразовые предохранители, которые срабатывают при превышении порогового значения тока.

Электросчетчики советского типа массово заменяются на электронные. Они ещё более чувствительны к перегрузкам, из-за которых быстро выходят из строя

Если убрать со счетчика пробки и подключить его к квартирной проводке напрямую, то он гарантировано сгорит при длительном нарушении режима работы. Большинство советских счетчиков, установленных в квартирах, выдерживают пиковую нагрузку в 25А до 1 минуты. После этого они сгорают, что чревато оплатой установки нового прибора и штрафом за нарушение правил эксплуатации.

Не выдержать высоких нагрузок способна и проводка в подъезде, перегорание которой может обесточить сразу несколько квартир. Поэтому при подключении квартиры к внутридомовой сети кабелем 2,5 мм не стоит рассчитывать, что более толстый внутриквартирный провод будет способен выдержать высокие нагрузки.

Особенно важно учитывать фактор нормативных ограничений на этапе планирования монтажа электрического отопления, теплых полов, инфракрасных саун и прочего энергоемкого оборудования. Предварительно нужно проконсультировать о возможностях электрооборудования, установленного перед квартирой, в соответствующих коммунальных службах

Расчет сечения кабеля в производственных зданиях

Кабели, используемые для подключения силовых установок, требуют гораздо большей пропускной способности.

Но их сечение в однофазной сети напряжением 220 В будет несоразмерно большим. Исходя из этого, при больших нагрузках имеет смысл подключать их к трехфазной сети напряжением 380 В.

Как самостоятельно сделать и подключить терморегулятор: принцип работы, инструкция, схема + фото лучших самодельных терморегуляторов
Для чего нужные диэлектрические перчатки — подробный обзор лучших вариантов
Как работает датчик температуры для теплого пола: инструкция, схема, виды, общий обзор от мастера + фото

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

закрытая;
открытая.

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят. В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку. Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

Видео по данной тематике

По кабелю невозможно пропустить больше определенного количества тока. Проектируя и монтируя электропроводку в квартире или доме, подбирайте правильное сечение проводника. Это позволит в дальнейшем избежать перегрева проводов, короткого замыкания и незапланированного ремонта.

Фото советы как рассчитать сечение кабеля по току и мощности

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски

С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.

Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.

А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.

Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.

Этот участок обладает повышенным сопротивлением. Оно создает падение напряжения на входе в гараж до 185 вольт. А этого уже недостаточно для нормальной работы электродвигателей различных станков.

У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:

стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.

В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:

его отключение от защит;
или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.

Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.

Выбор сечения провода по количеству потребителей

При расчетах сечениях для электрического кабеля в квартире для начала рекомендуется отобразить проводку схематически. На рисунке должны быть указаны все приборы, потребляющие электроэнергию. Схема делится на разные комнаты, поскольку для каждой может быть использовать провод разного сечения.

Схема электропроводки по потребителям

Электрическая сеть делится на несколько цепей. Каждой цепи соответствуют лишь те электроприборы, которые к ней подключаются. Для выбора кабеля, подключающего все цепи, нужно рассчитать общую суммарную мощность. Это главный критерий выбора сечения. Каждое последующее разветвление (ответвление) приведет к снижению суммарной мощности и соответственно — уменьшению требуемого сечения.

Особенности сечения электропроводки из разных материалов

Проводка из алюминия, использовавшаяся еще в советское время, сейчас запрещена для монтажа внутренней электропроводки, но все еще применяется как самый бюджетный вариант, несмотря на сравнительно низкий срок эксплуатации и общую надежность. При перегревах она начинает крошиться, быстрее окисляется на воздухе и имеет меньшую электропроводность – это значит, что при одинаковом сечении проводов, медный способен пропустить через себя большее количество тока, чем алюминиевый.

Медный кабель обладает значительной прочностью и стойкостью к коррозии, поэтому если приходится менять всю проводку, то настоятельно рекомендуется использовать медную, тем более, что это прямое требование ПУЭ. Так как медный провод дороже алюминиевого, то знать подходящие значения сечения провода по мощности при его использовании будет существенной экономией для сметы.

При прокладывании скрытой проводки в домашних условиях лучше выбрать однопроволочный кабель, так как он проще в монтаже и не требует дополнительных действий.

Изначально рассчитанный на множественные изгибы многопроволочный имеет больший срок эксплуатации, но при подключении к нему розеток концы жил нужно будет залудить, так как со временем проволочки в жиле «утрясутся» и контакт ухудшится.

Чаще всего такие провода применяют для подключения к сети нестационарных приборов: фен, утюг, бритва и прочие.

Для стандартной проводки квартир, домов, коттеджей существует общий расчет. Согласно ему при продолжительной нагрузке в 25А применяют сечения провода по току (медный) 4,0 мм² и диаметром – 2,26 мм. В соответствии с этими расчетами, на линию устанавливается автоматический выключатель (автомат) который обычно монтируется во вводном щитке в месте ввода проводов в квартиру или дом.

Калькулятор расчета сечения провода по мощности и току

Расчет минимального сечения провода, необходимого для безопасной эксплуатации электропроводки. Калькулятор расчета сечения провода по мощности и току.

Введите мощность:	кВт

Выберите номинальное напряжение:

Укажите число фаз:

Выберите материал жилы:

Введите длину кабельной линии:	м

Укажите тип линии:

Результаты вычисления
Расчетное сечение жилы мм2 :
Рекомендуемое сечение мм2 :

Видео: как правильно выбрать сечение провода

Источники

https://www.boncom.by/papers/raschet-secheniya-kabelya
https://www.calc.ru/Secheniye-Kabelya-Po-Moshchnosti.html
http://remontnichok.ru/elektrichestvo/raschet-secheniya-kabelya-po-moshchnosti-prakticheskie-sovety-ot-professionalov
https://amperof. ru/teoriya/tokovaya-nagruzka-po-secheniyu-kabelya.html
https://220-help.su/cable-sechenie/
https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/dlitelno-dopustimyj-tok.html
https://www.calc.ru/raschet-secheniya-kabelya-kalkulyator.html
https://viva-el.by/stati/kak-rasschitat-nagruzku-na-kabel

Расчет сечения кабеля

Таблицы ПУЭ и ГОСТ 16442-80

Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения.

ПУЭ, Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)
Сечение токопроводящей жилы, мм²	открыто (в лотке)	1 + 1 (два 1ж)	1 + 1 + 1 (три 1ж)	1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж)	1*2 (один 2ж)	1*3 (один 3ж)
0,5	11	—	—	—	—	—
0,75	15	—	—	—	—	—
1,00	17	16	15	14	15	14
1,5	23	19	17	16	18	15
2,5	30	27	25	25	25	21
4,0	41	38	35	30	32	27
6,0	50	46	42	40	40	34
10,0	80	70	60	50	55	50
16,0	100	85	80	75	80	70
25,0	140	115	100	90	100	85
35,0	170	135	125	115	125	100
50,0	215	185	170	150	160	135
70,0	270	225	210	185	195	175
95,0	330	275	255	225	245	215
120,0	385	315	290	260	295	250
150,0	440	360	330	—	—	—
185,0	510	—	—	—	—	—
240,0	605	—	—	—	—	—
300,0	695	—	—	—	—	—
400,0	830	—	—	—	—	—
Сечение токопроводящей жилы, мм²	открыто (в лотке)	1 + 1 (два 1ж)	1 + 1 + 1 (три 1ж)	1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж)	1 * 2 (один 2ж)	1 * 3 (один 3ж)
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)

ПУЭ, Таблица 1. 3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)
Сечение токопроводящей жилы, мм²	открыто (в лотке)	1 + 1 (два 1ж)	1 + 1 + 1 (три 1ж)	1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж)	1*2 (один 2ж)	1*3 (один 3ж)
2	21	19	18	15	17	14
2,5	24	20	19	19	19	16
3	27	24	22	21	22	18
4	32	28	28	23	25	21
5	36	32	30	27	28	24
6	39	36	32	30	31	26
8	46	43	40	37	38	32
10	60	50	47	39	42	38
16	75	60	60	55	60	55
25	105	85	80	70	75	65
35	130	100	95	85	95	75
50	165	140	130	120	125	105
70	210	175	165	140	150	135
95	255	215	200	175	190	165
120	295	245	220	200	230	190
150	340	275	255	—	—	—
185	390	—	—	—	—	—
240	465	—	—	—	—	—
300	535	—	—	—	—	—
400	645	—	—	—	—	—
Сечение токопроводящей жилы, мм²	открыто (в лотке)	1 + 1 (два 1ж)	1 + 1 + 1 (три 1ж)	1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж)	1 * 2 (один 2ж)	1 * 3 (один 3ж)
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)

ПУЭ, Таблица 1. 3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Ток *, А, для проводов и кабелей
	одножильных	двухжильных		трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
1,5	23	19	33	19	27
2,5	30	27	44	25	38
4	41	38	55	35	49
6	50	50	70	42	60
10	80	70	105	55	90
16	100	90	135	75	115
25	140	115	175	95	150
35	170	140	210	120	180
50	215	175	265	145	225
70	270	215	320	180	275
95	325	260	385	220	330
120	385	300	445	260	385
150	440	350	505	305	435
185	510	405	570	350	500
240	605	—	—	—	—

ПУЭ, Таблица 1. 3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Ток *, А, для проводов и кабелей
	одножильных	двухжильных		трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2,5	23	21	34	19	29
4	31	29	42	27	38
6	38	38	55	32	46
10	60	55	80	42	70
16	75	70	105	60	90
25	105	90	135	75	115
35	130	105	160	90	140
50	165	135	205	110	175
70	210	165	245	140	210
95	250	200	295	170	255
120	295	230	340	200	295
150	340	270	390	235	335
185	390	310	440	270	385
240	465	—	—	—	—

ПУЭ, Таблица 1. 3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Ток *, А, для проводов и кабелей
Сечение токопроводящей жилы, мм²	одножильных	двухжильных	трехжильных
0.5	—	12	—
0.75	—	16	14
1	—	18	16
1.5	—	23	20
2.5	40	33	28
4	50	43	36
6	65	55	45
10	90	75	60
16	120	95	80
25	160	125	105
35	190	150	130
50	235	185	160
70	290	235	200

ГОСТ 16442-80, Таблица 23. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с медными жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Ток *, А, для проводов и кабелей
	одножильных		двухжильных		трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
1,5	29	32	24	33	21	28
2,5	40	42	33	44	28	37
4	53	54	44	56	37	48
6	67	67	56	71	49	58
10	91	89	76	94	66	77
16	121	116	101	123	87	100
25	160	148	134	157	115	130
35	197	178	166	190	141	158
50	247	217	208	230	177	192
70	318	265	—	—	226	237
95	386	314	—	—	274	280
120	450	358	—	—	321	321
150	521	406	—	—	370	363
185	594	455	—	—	421	406
240	704	525	—	—	499	468

ГОСТ 16442-80, Таблица 24. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с алюминиевыми жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*
Сечение токопроводящей жилы, мм²	Ток *, А, для проводов и кабелей
	одножильных		двухжильных		трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2.5	30	32	25	33	51	28
4	40	41	34	43	29	37
6	51	52	43	54	37	44
10	69	68	58	72	50	59
16	93	83	77	94	67	77
25	122	113	103	120	88	100
35	151	136	127	145	106	121
50	189	166	159	176	136	147
70	233	200	—	—	167	178
95	284	237	—	—	204	212
120	330	269	—	—	236	241
150	380	305	—	—	273	278
185	436	343	—	—	313	308
240	515	396	—	—	369	355

* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

Сечения приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25°С. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит.

Токовые нагрузки для проводов, проложенных в лотках (не в пучках), такие же, как и для проводов, проложенных открыто.

Если количество одновременно нагруженных проводников, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, будет более четырех, то сечение проводников нужно выбирать как для проводников, проложенных открыто, но с введением понижающих коэффициентов для тока: 0,68 при 5 и 6 проводниках, 0,63 — при 7-9, 0,6 — при 10-12.

Расчет сечения кабеля | СКК

При строительстве зданий и сооружений, при капитальном ремонте квартир и домов, а также при подключении какого-либо мощного электроприбора важно знать кабелем с каким сечением вести электропроводку. Если расчет сечения кабеля был произведен неправильно, равно как и не произведен вообще, возможен, по меньшей мере, выход из строя части электропроводки, а в самом худшем случае пожар, который может вызвать как огромный материальный ущерб, так и, к сожалению, человеческие жертвы.

Вот почему трудно переоценить правильный расчет сечения кабеля (провода) по мощности, по току, по напряжению, по длине и по нагрузке. Не вдаваясь в дебри, отметим, что выполняя расчет сечения кабеля по мощности нам нужно высчитать общую мощность всех потребителей и по специальным таблицам в зависимости от типа проводки и кабеля выбрать сечение. Производя расчет сечения кабеля по току, необходимо опять-таки высчитать суммарную мощность всех потребителей и разделить полученную сумму на величину напряжение сети. По полученному числу ампер при помощи специальных таблиц выбираем сечение кабеля(провода) в зависимости от типа проводки и кабеля. Выполняя расчет сечения кабеля по напряжению, следует помнить, что электрическая сеть может быть как однофазная, так и трехфазная, в соответствии, с чем вся нагрузка может концентрироваться как на одной фазе, так и делиться поровну на каждую фазу, что в свою очередь влияет на сечение жил кабеля. Рассчитывая сечение кабеля для «домашних» целей расчетами по длине можно пренебречь – расчет по длине актуален лишь для протяженных линий электропитания. Расчет кабеля по нагрузке выполняется путем сложения мощностей всех нагрузок и, согласно таблицам, в зависимости от способа прокладки проводки (скрыто или открыто) выбирается ближайшее по возрастанию значение сечения кабеля.

Расчет сечения кабеля по нагрузке

От того, насколько правильно подобрано сечение жил прокладываемых кабелей электропроводки зависит как бесперебойная работа электроприборов, так и безопасность имущества и жизни людей. Ни для кого не секрет, что в последнее время участились случаи пожаров из-за некачественной проводки. Чтобы этого избежать, необходим верный расчет сечения кабеля(провода) по нагрузке.

Как театр начинается с вешалки, так и проводка на даче, в квартире или в гараже начинается с вводного кабеля. На него выпадает самая большая нагрузка, и если по какой либо причине он не выдерживает, то велика вероятность пожара. Чтобы выяснить оптимальное сечение кабеля(провода) необходимо и достаточно прикинуть общую мощность потребления всех электроприборов на данном участке. Мощность электроприборов можно почерпнуть из паспортов приборов, из ярлыков, расположенных непосредственно на них или оценить примерно.

Так, телевизор в среднем потребляет 300 Вт, кофеварка – 1000 Вт, микроволновка 1500 Вт, электроплита 3000 Вт, стиральная машина 2200 Вт, компьютер 500 Вт, пылесос 1600 Вт, утюг – 1700 Вт и так далее. Но пользоваться приведенными здесь в достаточной мере усредненными данными следует лишь при условии отсутствия паспорта на электроприбор или ярлыка на нем. Расчет сечения кабеля(провода) по нагрузке желательно выполнять по известным конкретным данным потребляемых мощностей электроприемников.

Сложив все мощности электроприборов и освещения, у нас получится суммарная мощность потребления, даже, несмотря на то, что все приборы у нас, скорее всего, работать одновременно не будут, по крайней мере, сравнительно продолжительное время. Согласно таблицам в зависимости от способа прокладки проводки (скрыто или открыто) выбираем ближайшее по возрастанию значение сечения кабеля.

Для отходящих линий (розеточной и освещения) производим такие же вычисления. Однако желательно на розеточную группу выбирать кабель сечением минимум 2.5 мм2, а на сеть освещения — 1.5 мм2. Вот и весь расчет сечения кабеля по нагрузке.

Пример.

Суммарная мощность всех потребителей у вас получилась равной 10 кВт. Учитывая коэффициент одновременности, получим 10 000 * 0.7 = 7 кВт. Смотрим в таблицу, и видим, что 7 кВт соответствует сечение 6 мм2. Разделив мощность на напряжение, получим значение силы тока.

7 000 / 220 = 31,8 (А), то есть на вводе в квартиру, гараж или дачу необходимо поставить вводной автомат на 32 А.

Расчет сечения кабеля по длине

Электропроводка должна быть безопасна, экономична и надежна. Поэтому важен правильный расчет сечения кабеля по длине.

Если есть монтажная схема, расчет сечения кабеля(провода) по длине можно выполнить, измерив соответствующие расстояния между расположениями щитков, розеток, выключателей, распаечных коробок и так далее. Зная масштаб схемы, особого труда не составит рассчитать длины соответствующих отрезков кабеля(провода), не забывая набавлять к каждому отрезку кабеля как минимум 10 см для скруток. Если нет схемы, то длину кабеля можно оценить визуально, замерив длины линий, по которым в будущем будет проложена проводка.

Любой кабель(провод) с увеличением протяженности «теряет напряжение». Эти потери напряжения обусловлены падением напряжения в кабелях, которые соединяют электроприемник с «источником» питания. Расчет сечения кабеля по длине, учитывая потери напряжения, ведется при проектировании промышленных электрических сетей.

В «домашних» условиях, или при проектировании электропроводки небольших помещений потерями напряжения можно смело пренебречь в виду их мизерной величины. Главное в этом случае выполнить правильные расчет сечения кабеля по мощности или расчет сечения кабеля по току. А затем по специальным таблицам выбрать необходимое сечение жил кабеля.

Расчет сечения кабеля по напряжению

Расчет сечения кабеля по напряжению достаточно важен и требует внимания. Осуществляя расчет сечения кабеля по напряжению, следует иметь в виду, что электрическая сеть может быть как однофазная (рабочее напряжение 220 В), так и трехфазная (3*220 / 380 В). То есть потребляемая мощность может приходить к дому или крупному приемнику электроэнергии как однофазной нагрузкой, так и трехфазной.

Например, суммарная потребляемая мощность гаража у нас, к примеру, 20 кВт. В однофазной проводке на фазу будет идти вся нагрузка 20 кВт, а в трехфазной проводке — лишь 6.6 кВт. Соответственно, при большей нагрузке на жилу нам будут необходимы большие сечения кабеля(провода), при меньших нагрузках – соответственно меньшие. Единственный момент: для однофазной проводки нам понадобится трехжильный кабель, а для трехфазной проводки – пятижильный. Поэтому уменьшение сечения кабеля одновременно увеличивает количество жил.

Также выполняя расчет сечения кабеля(провода) по напряжению, стоит помнить, что некоторые электроприборы и двигатели работают только от сети 380 В.

Расчет сечения кабеля по току

Для качественной прокладки электропроводки, чтобы избежать ненужных неприятностей и бед, да и просто, чтобы спать спокойно, жизненно необходимо внимательно выполнить расчет сечения кабеля по току. Чтобы выполнить расчет сечения кабеля по току вам потребуется высчитать ток, который будет проходить по нашей проводке. Номинальный ток высчитывается при помощи суммарной мощности нагрузки. Суммарная мощность нагрузки высчитывается соответственно сложением мощностей всех электроприборов, которые будут брать электроэнергию с нашей линии. Нужно учитывать все мощности, находящиеся на искомом участке.

Например, у нас на участке 3 светильника по 100 Вт, холодильник Атлант 200 Вт, микроволновка Samsung 1100 Вт, электрочайник Bosch 2200 Вт. Проводка у нас будет однофазная и будет проложена скрыто. Суммарная мощность у нас будет равна P=100*3+200+1100+2200=3800 Вт.

От суммарной мощности находим искомый ток по формуле, знакомой еще со школы:

I = P/U*cos?,

где P – наша суммарная мощность, I – номинальный ток, U – напряжение, cos? — коэффициент мощности. Сos? в нашем случае практически равен 1, соответственно им можно пренебречь.

Согласно формуле, I = 3800/220*1 = 17.3 А. Смотрим по таблице кабель, способный в скрытой проводке длительно держать 17.3 А – это медный кабель с минимальным сечением 2 мм2. Для запаса, используем для проводки медный кабель, с сечением 3*2.5 мм2. Расчет сечения кабеля по току завершен.

Расчет сечения кабеля по мощности

Представим, что нам, например, нужно выбрать кабель для электропроводки квартиры. В квартире мы имеем однофазную проводку, с рабочим напряжением 220 В. Чтобы подобрать необходимый кабель нам необходим расчет сечения кабеля по мощности. Чтобы это осуществить, нужно всего лишь посчитать суммарную мощность возможных потребителей электрической энергии. На всех электроприборах, как правило, присутствует ярлык завода-изготовителя о мощности потребления. Кроме электроприборов необходимо просуммировать мощность всех осветительных приборов. Допустим, в результате сложения мощности всех утюгов, холодильников, телевизоров, микроволновок, стиральных машин, чайников и остальных электроприборов вместе с освещением у вас получилось 7кВт. Получается, нам необходимо сделать расчет сечения кабеля(провода) по мощности 7 кВт. Хотя все электроприборы одновременно обычно не включаются, будем считать по максимуму. Для больших промышленных объектов для точного вычисления нагрузки используются коэффициенты одновременности, спроса и так далее, однако в наших «домашних» условиях обойдемся без этих сложностей.

Тем самым осуществим расчет сечения кабеля по мощности 7 кВт. Согласно таблицам ПУЭ выясним, что такую мощность выдержит медный кабель 3х6 или алюминиевый кабель 3х10. Помня, что скупой платит дважды, не экономьте на сечении кабеля!

Расчёт сечения провода, кабеля — Ремонт220

Автор Светозар Тюменский На чтение 4 мин. Просмотров 102k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

Материал изготовления и сечение проводов (правильнее будет площади сечения проводов) является, пожалуй, главными критериями, которыми следует руководствоваться при выборе проводов и силовых кабелей.

Напомним, что площадь поперечного сечения (S) кабеля вычисляется по формуле S = (Pi * D2)/4, где Pi – число пи, равное 3,14, а D – диаметр.

Почему так важен правильный выбор сечения проводов? Прежде всего, потому, что используемые провода и кабели – основные элементы электропроводки вашего дома или квартиры. А она должна отвечать всем нормам и требованиям надёжности и электробезопасности.

Главным нормативным документом, регламентирующим площадь сечения электрических проводов и кабелей являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Основные показатели, определяющие сечение провода:

Металл, из которого изготовлены токопроводящие жилы
Рабочее напряжение, В
Потребляемая мощность, кВт и токовая нагрузка, А

Так, неправильно подобранные по сечению провода, не соответствующие нагрузке потребления могут нагреваться или даже сгореть, просто не выдержав нагрузки по току, что не может не сказаться на электро- и пожаробезопасности вашего жилья. Случай очень частый, когда в целях экономии или по каким-либо другим причинам используется провод меньшего, чем это необходимо сечения.

Руководствоваться при выборе сечения провода поговоркой «кашу маслом не испортишь» тоже не стоит. Применение проводов большего, чем это действительно нужно сечения приведёт лишь к большим материальным затратам (ведь по понятным причинам их стоимость будет больше) и создаст дополнительные сложности при монтаже.

Расчет площади сечения медных жил проводов и кабелей

Так, говоря об электропроводке дома или квартиры, будет оптимальным применение: для «розеточных» – силовых групп медного кабеля или провода с сечением жил 2,5 мм2 и для осветительных групп – с сечением жил 1,5 мм2. Если в доме имеются приборы большой мощности, напр. эл. плиты, духовки, электрические варочные панели, то для их питания следует использовать кабели и провода сечением 4-6 мм2.

Предложенный вариант выбора сечений для проводов и кабелей является, наверное, наиболее распространенным и популярным при монтаже электропроводки квартир и домов. Что, в общем-то, объяснимо: медные провода сечением 1,5 мм2 способны «держать» нагрузку 4,1 кВт (по току – 19 А), 2,5 мм2 – 5,9 кВт (27 А), 4 и 6 мм2 – свыше 8 и 10 кВт. Этого вполне хватит для питания розеток, приборов освещения или электроплит. Более того, такой выбор сечений для проводов даст некоторый «резерв» в случае увеличения мощности нагрузки, например, при добавлении новых «электроточек».

Расчет площади сечения алюминиевых жил проводов и кабелей

При использовании алюминиевых проводов следует иметь в виду, что значения длительно допустимых токовых нагрузок на них гораздо меньше, чем при использовании медных проводов и кабелей аналогичного сечения. Так, для жил алюминиевых проводов сечением 2, мм2 максимальная нагрузка составляет чуть больше 4 кВт (по току это – 22 А), для жил сечением 4 мм2 – не более 6 кВт.

Не последний фактор в расчете сечения жил проводов и кабелей – рабочее напряжение. Так, при одинаковой мощности потребления электроприборов, токовая нагрузка на жилы питающих кабелей или проводов электроприборов, рассчитанных на однофазное напряжение 220 В будет выше, чем для приборов, работающих от напряжения 380 В.

Вообще, для более точного расчета нужных сечений жил кабелей и проводов необходимо руководствоваться не только мощностью нагрузки и материалом изготовления жил; следует учитывать также способ их прокладки, длину, вид изоляции, количество жил в кабеле и т. д. Все эти факторы в полной мере определены основным регламентирующим документом – Правилами Устройства Электроустановок.

Таблицы выбора сечения проводов

Медные провода
Сечение токопроводящей жилы, кв.мм	Напряжение, 220 В		Напряжение, 380 В
Сечение токопроводящей жилы, кв.мм	ток, А	мощность, кВт	ток, А	мощность, кВт
5}»>1,5	19	4,1	16	10,5
2,5	27	5,9	25	16,5
4	38	8,3	30	19,8
6	46	1}»>10,1	40	26,4
10	70	15,4	50	33
16	85	18,7	75	49,5
25	115	3}»>25,3	90	59,4
35	135	29,7	115	75,9
50	175	38,5	145	95,7
70	215	3}»>47,3	180	118,8
95	260	57,2	220	145,2
120	300	66	260	171,6

Алюминиевые провода
мм"}»> Сечение токопроводящей жилы, кв.мм	Напряжение, 220 В		Напряжение, 380 В
мм"}»> Сечение токопроводящей жилы, кв.мм	ток, А	мощность, кВт	ток, А	мощность, кВт
2,5	20	4,4	19	5}»>12,5
4	28	6,1	23	15,1
6	36	7,9	30	19,8
10	50	11	39	7}»>25,7
16	60	13,2	55	36,3
25	85	18,7	70	46,2
35	100	22	85	1}»>56,1
50	135	29,7	110	72,6
70	165	36,3	140	92,4
95	200	44	170	2}»>112,2
120	230	50,6	200	132

В расчете использовались данные из таблиц ПУЭ

Выбор сечения кабеля или провода. Ошибки

Как определить сечение провода? Несколько способов, пример расчета

Подбор автоматов и сечения кабеля по мощности

расчет и подбор сечения жилы провода

При ремонте и проектировании электрооборудования появляется необходимость правильно выбирать провода. Можно воспользоваться специальным калькулятором или справочником. Но для этого необходимо знать параметры нагрузки и особенности прокладки кабеля.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К электрическим сетям предъявляются следующие требования:

безопасность;
надежность;
экономичность.

Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.

Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода — это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.

Правильному подбору проводника посвящёна отдельная глава в ПУЭ: «Глава 1. 3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны».

Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( «Правила устройства электроустановок«). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:

Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
Материал проводника.
Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность — в киловаттах (кВт).
Месторасположение кабеля.

В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину — 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.

В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно «Правилам устройства электроустановок«, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А. В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на ступень больше, чем у ВА. В данном случае после 25 А находится 35 А. Последнюю величину и необходимо брать за расчетную. Току 35 А соответствуют сечение 4 мм² и мощность 7,7 кВт. Итак, выбор сечения медного провода по мощности завершен: 4 мм².

Чтобы узнать, какое сечение провода нужно для 10 кВт, опять воспользуемся справочником. Если рассматривать случай для открытой проводки, то надо определиться с материалом кабеля и с питающим напряжением.

Например, для алюминиевого провода и напряжения 220 В ближайшая большая мощность будет 13 кВт, соответствующее сечение — 10 мм²; для 380 В мощность составит 12 кВт, а сечение — 4 мм².

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Таблица 1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами

Таблица 2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами

Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной — 220 В.

высокая прочность;
упругость;
стойкость к окислению;
электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников — высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода. Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению. Поэтому для их соединения используют третий металл.

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ (ПУЭ-7 п.1.3.10-1.3.11 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ).

Таблица 3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица 4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Кроме электрического тока, понадобится выбрать материал проводника и напряжение.

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10. Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6. Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшиться и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь. Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к. будут подключаться защитные автоматы.

При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:

Длина провода, единица измерения — м. При её увеличении растут потери.
Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При её увеличении падение напряжения уменьшается.
Удельное сопротивление материала (справочное значение). Показывает сопротивление провода, размеры которого 1 квадратный миллиметр на 1 метр.

Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:

В зависимости от мощности P, напряжения U и коэффициента cosф находим ток по формуле: I=P/(U*cosф). Для электросетей, которые используются в быту, cosф = 1. В промышленности cosф рассчитывают как отношение активной мощности к полной. Последняя состоит из активной и реактивной мощностей.
С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
Рассчитываем сопротивление проводника по формуле: Rо=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения. Необходимо учесть ток факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление: R = Rо*2.
Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
Определяем падение напряжения в процентах: ΔU/U. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из справочника ближайшее большее поперечное сечение проводника.

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

закрытая;
открытая.

Расчет сечения кабеля

Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5мм², а на освещение — 1,0-1,5мм². Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении. Обратите внимание, что при прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах, как например, в стене) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Важно Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Сечение кабеля, мм²	Проложенные открыто						Проложенные в трубе
	медь			алюминий			медь			алюминий
	ток, А	кВт		ток, А	кВт		ток, А	кВт		ток, А	кВт
	ток, А	220В	380В	ток, А	220В	380В	ток, А	220В	380В	ток, А	220В	380В
0,5	11	2,4
0,75	15	3,3
1,0	17	3,7	6,4				14	3,0	5,3
1,5	23	5,0	8,7				15	3,3	5,7
2,5	30	6,6	11,0	24	5,2	9,1	21	4,6	7,9	16,0	3,5	6,0
4,0	41	9,0	15,0	32	7,0	12,0	27	5,9	10,0	21,0	4,6	7,9
6,0	50	11,0	19,0	39	8,5	14,0	34	7,4	12,0	26,0	5,7	9,8
10,0	80	17,0	30,0	60	13,0	22,0	50	11,0	19,0	38,0	8,3	14,0
16,0	100	22,0	38,0	75	16,0	28,0	80	17,0	30,0	55,0	12,0	20,0
25,0	140	30,0	53,0	105	23,0	39,0	100	22,0	38,0	65,0	14,0	24,0
35,0	170	37,0	64,0	130	28,0	49,0	135	29,0	51,0	75,0	16,0	28,0

Если Вы внимательно изучили приведенную таблицу и таки желаете самостоятельно определить необходимое Вам сечение кабеля, например, для ввода в дом, то Вам также необходимо знать следующее. Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабеля в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя. При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п. Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:

поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.

Если и это Вас не останавливает — то открывайте справочник под ред.Белоруссова на стр.503, а мы снимаем шляпу.

Если деньги для Вас не проблема, тогда смело увеличивайте справочное сечение жилы на 50%, и спите спокойно: так как даже все поправочные коэффициенты в сумме не дадут больше.

При расчете необходимого сечения кабеля основной критерий — это количество тепла, выделяемого кабелем при прохождении через него электрического тока и температура окружающей среды. Вообще-то, любой электропроводник может пропустить через себя очень много тока, вплоть до температуры своего плавления, а это в десятки раз больше, чем указано в справочниках. Обратите внимание, что в справочниках приведены величины для длительных токовых нагрузок на кабель. А кратковременные нагрузки могут быть гораздо выше. Т.е. запас всегда есть. Но при условии, что Вы приобрели кабель, произведенный по ГОСТу. Если же Вам вместо медного кабеля продали нечто, сделанное из какого-то сплава и покрытое пластиком из вторичного полиэтилена (из использованных кульков и ПЭТ-бутылок), то зачем Вам все эти таблицы: см. статью «Как выбрать кабель»

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

В сетях с постоянным током расчет сечения идет несколько по другому. Сопротивление проводника постоянному напряжению гораздо выше, чем переменному (при переменном токе сопротивлением на длинах до 100 м вообще пренебрегают). Кроме этого, для потребителей постоянного тока как правило очень важно, чтобы напряжение на концах было не ниже 0,5В (для потребителей переменного тока, как известно колебания напряжения в пределах 10% в любую строону допустимы). Есть формула, определяющая насколько упадет напряжение на концах по сравнению с базовым напряжением, в зависимости от длины проводника, его удельного сопротивления и силы тока в цепи:
U = ((p l) / S) I, где
U — напряжение постоянного тока, В
p — удельное сопротивление провода, Ом*мм²/м
l — длина провода, м
S — площадь поперечного сечения, мм²
I — сила тока, А
Зная величины указанных показателей достаточно легко рассчитать нужное Вам сечение: методом подставновки, или с помощью простйеших арифметических действий над данным уравнением.

Если же падение постоянного напряжения на концах не имеет значения, то для для выбора сечения можно пользоваться таблицей для переменного тока, но при этом корректировать величины тока на 15% в сторону уменьшения, т.е. при постоянном токе справочные сечения кабеля могут пропускать тока на 15 % меньше, чем указано в таблице. Подобное правило также работает для выбора автоматических выключателей для сетей с постоянным током, например: для цепей с нагрузкой в 25А, нужно брать автомат на 15% меньшего номинала, в нашем случае подходит предыдущий типоразмер автомата — 20А.

Удельное электрическое сопротивление некоторых металлов, применяемых в электротехнике

Металл	Сопротивление, Ом·мм²/м
Серебро	0,015…0,0162
Медь	0,01724…0,018
Золото	0,023
Алюминий	0,0262…0,0295
Вольфрам	0,053…0,055
Цинк	0,059
Никель	0,087
Железо	0,098
Платина	0,107
Олово	0,12
Свинец	0,217…0,227

Внимание: это авторская статья, поэтому при использовании материала просьба делать ссылку на первоисточник.

author: Оleg Stolyarov

Удельное электрическое сопротивление и площадь поперечного сечения токопроводящих кабелей: медь по сравнению с алюминием — Leonardo Energy

Одно из основных различий между медью и алюминием состоит в том, что медь имеет значительно более низкое удельное электрическое сопротивление, чем алюминий. Это свойство определяет, насколько сильно данный материал противодействует прохождению электрического тока. Низкое значение указывает на материал, который легко допускает движение электрического заряда. В относительном масштабе различия значительны: медь имеет удельное электрическое сопротивление 100 по сравнению с 160 для алюминия.

Это различие особенно актуально при проектировании и установке электрических сетей и связанных с ними компонентов. Чтобы придать алюминиевому проводнику такое же сопротивление, как и медному проводнику, площадь поперечного сечения алюминиевого проводника должна стать больше, чтобы компенсировать более высокое электрическое сопротивление алюминия. Фактически, алюминиевый проводник будет иметь площадь поперечного сечения на 56% больше, чем медный, при той же токонесущей способности. Это приводит к ряду серьезных недостатков.

Больше стыков — больше отказов

Чем больше площадь поперечного сечения жилы, тем меньше кабеля можно хранить на барабане. Это приводит к более короткой длине кабеля и, следовательно, большему количеству соединений на единицу длины цепи. К сожалению, чем больше стыков, тем больше вероятность отказа по следующим причинам:

Соединения созданы человеком и поэтому чувствительны к ошибкам соединения.
Соединения не всегда проходят эффективную проверку после установки, поэтому ошибки соединения и другие дефекты не всегда выявляются во время тестирования после установки.
Соединения представляют собой разрывы в кабельной системе, поэтому они подвержены воздействию термомеханических сил из-за циклического изменения температуры.

Пониженная гибкость

Сила изгиба пропорциональна квадрату площади поперечного сечения проводника и, следовательно, четвертой степени диаметра! Таким образом, чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем менее гибкий кабель.

Сложный монтаж в воздуховоде

Для прокладки в воздуховодах кабель с большей площадью поперечного сечения и меньшей гибкостью усложнит процесс установки.

Медь или алюминий?

Замена алюминиевых проводов на медные уменьшает количество необходимых соединений и, таким образом, снижает количество отказов системы. Это дает преимущества как в капитальных затратах (стоимость установки), так и в эксплуатационных расходах (стоимость отказа). Из-за меньшей площади поперечного сечения медный кабель будет более гибким и легким в установке, что является особым преимуществом при прокладке кабелей в каналах.

Список литературы

Справочник BICC по электрическим кабелям, третье издание

Сравнение алюминия иМедь, используемая в электрическом оборудовании — Ларри Прайор и др., GE Consumer & Industrial.

Общая физика II

Текущие и Сопротивление

Вопросы 2, 3, 4, 5, 7, 9, 17, 20

Задачи 1, 2, 7, 8, 15, 16, 22, 27, 33, 36, 43, 45, 46, 48, 49, 52

Q2 Какие факторы влияют на сопротивление проводника?

Длина, поперечное сечение, материал и температура все влияют на сопротивление.

Q3 В чем разница между сопротивлением и удельное сопротивление?

Сопротивление — это величина отношения напряжений. через сопротивление, деленное на ток через резистор. Удельное сопротивление — характеристика материала какой резистор сделан.

Q4 Два провода A и B круглого сечения изготовлены из того же металла и имеют одинаковую длину, но сопротивление провода А в три раза больше, чем провода Б.Что это соотношение их площадей поперечного сечения? Как соотносятся их радиусы?

Вспомните наше уравнение R = L / A
Изготовление из того же материала означает удельное сопротивление то же самое для двух проводов. У них одинаковая длина. Их площади поперечного сечения A должны отличаться в 3 раза. С г.
А = р ²
радиусы должны изменяться как квадратный корень из 3.

Q5 Что требуется для поддержания устойчивого ток в проводнике?

Постоянная разность потенциалов (или напряжение). Этот также означает постоянное электрическое поле внутри проводника — вызвано постоянным напряжением.

Q7 Когда напряжение на определенном проводе удвоение тока наблюдается в три раза. Что можно сделать о дирижере?

Этот проводник не подчиняется закону Ома.

Q9 Почему «хороший» электрический проводник может быть и «хорошим» термическим? дирижер?

Электроны, свободно перемещающиеся по материалу, например металл — проводят электричество, а также проводят тепло.

Q17 Два проводника одинаковой длины и радиуса подключены через одну и ту же разность потенциалов. У одного дирижера в два раза больше сопротивления другого. Какой провод будет рассеивать больше силы?

P = I V = I ² R = В ² / R
Использование
P = V ² / R
Напряжение у обоих, конечно же, одинаковое.Тот, у кого меньшее сопротивление рассеивает большую мощность.

Q20 Две лампочки работают от 110 В, но одна из них номинальная мощность 25 Вт, а другая — 100 Вт. Какая лампа несет больший ток?

P = I V = I ² R = В ² / R
Использование
P = I V
или
I = P / V
При одинаковом напряжении (110 В) ток пропорционален к власти.Таким образом, лампа мощностью 100 Вт пропускает в четыре раза больше тока. лампы мощностью 25 Вт.

27,1 В модели Бора атома водорода электрон в низкоэнергетическом состоянии следует по круговой траектории, 5,29 x 10 ^{— 11} м от протона.

(а) Покажите, что скорость электрона равна 2,19 x 10 ⁶ м / с.

Что удерживает электрон на своей орбите? В центростремительная сила обеспечивается электрической силой от Закон Кулона Fc = m v ² / r = k Qq / r ² = Fel
m v ² / r = k e2 / r ²
v ² = k e ² / r m
v ² = (9×10 ⁹) (1.6×10 ^-19) ² / [( 5,29×10 ^-11) (9,11×10 ^-31)]
v ² = 4,78 x 10 ¹² м ² / с ²
v = 2,19 x 10 ⁶ м / с

(b) Какой эффективный ток связан с этим орбитальным движением? электрон?

Ток задается I = dQ / dt
Какой период у этого электрона на орбите?
v = C / T
T = C / v
Т = 2 r / v
Т = 2 (5.29×10 ^-11) / (2,19 x 10 ⁶ м / с)
T = 1,52 x 10 ^{— 16} с
То есть электрон, с Q = e = 1,6 x 10 ^—
19 C заряда проходит каждые 1,2 x 10 ^{— 16} с для тока
I = 1,6 x 10 ^-19 C / 1,52 x 10 ^—
16 с
I = 1,05 x 10 ^{— 3} A
I = 1.05 мА

27,2 В конкретной электронно-лучевой трубке измеряемый пучок ток 30 А. Сколько электронов ударяет по экрану трубки каждые 40 с?

I = Q / т
Q = N e
I = N e / 40 с
N = (40 с) (I) / e
N = (40 с) (30 x 10 ^{— 6} C / s) / 1,6 x 10 ^—
19 С
N = 7.5 х 10 ¹⁵

27,7 Генератор Ван де Граафа создает луч Дейтроны с энергией 2,0 МэВ, представляющие собой тяжелые ядра водорода, содержащие протон и нейтрон.

(а) Если ток пучка 10,0 А, как далеко друг от друга дейтроны в пучке?

Во-первых, какова скорость дейтронов? E = KE = ( ¹ / ₂ ) м v ² = 2.0 МэВ [10 ⁶ эВ / МэВ] [ 1,6 x 10 ^{— 19} Дж / эВ]
Напоминая, что
эВ = (1,6 x 10 ^-19 C) (V) [(J / C) / V] = 1,6 x 10 ^{— 19} Дж
( ¹ / ₂ ) м v ² = 3,2 x 10 ^-13 Дж
Какова масса дейтрона? Из таблицы А.3, стр. A.4, находим
м = 2,014 м
измеряется в единицах u, «единых единицах массы». Но что ты?
1 u = 1,66 x 10 ^{— 27} кг
м = 2,014 ед. [1,66 x 10 ^{— 27} кг / ед.]
м = 3,34 x 10 ^{— 27} кг
( ¹ / ₂ )) (3.34 x 10 ^{— 27} кг) v2 = 3,2 x 10 ^{— 13} Дж
v ² = 2 (3,2 x 10 ^{— 13} Дж) / 3,34 x 10 ^{— 27} кг
v ² = 1,92 x 10 ¹⁴ м2 / с2
v = 1,38 x 10 ⁷ м / с
I = Q / т
Назовите время между дейтронами T. Каждый дейтрон имеет заряд эл.
I = e / T
T = e / I
T = (1,6 x 10 ^{— 19} C) / (10 x 10 ^—
6 С / с)
T = 1,6 x 10 ^{— 14} с
Как далеко за это время путешествует дейтрон?
v = L / T
L = v T = (1,38 x 10 ⁷ м / с) (1,6 x 10 ^—
14 с)
L = 2.21 x 10 ^{— 7} м
Это расстояние между дейтронами в пучке.

(b) Является ли их электростатическое отталкивание фактором в пучке? стабильность?

При расстояниях вроде 10 ^{— 7} м электростатическая сила между двумя дейтронами будет очень большой и, следовательно, обязательно повлияет на стабильность луча F _el = k Qq / r ²
F _el = k e ² / r ²
F _el = (9×10 ⁹) (1.6х10 ^—
19) ² /( 2,21 x 10 ^-7) ²
F _el = 4,72 x 10 ^-15 N
Хотя это кажется небольшим числом, давайте применим Второй ЗАКОН Ньютона (F = ma) и посмотрите, какое ускорение что произвело бы на дейтроне
F = m a
а = Ф / м
а = 4.72 x 10 ^-15 Н / 3,34 x 10 ^—
27 кг
a = 1,41 x 10 ¹² м / с ²

27,8 Рассчитайте среднюю скорость дрейфа электронов проходящий по медному проводу с площадью поперечного сечения 1,00 мм ² при токе 1,0 А (значения аналогично этим четырем проводам к настольной лампе). это известно, что около одного электрона на атом меди способствует электрический ток.Атомный вес меди 63,54, а его плотность составляет 8,92 г / см ³.

Из уравнения 27.4 имеем v _d = I / n q A
v _d = 1,0 A / [n (1,6 x 10 ^{— 19} C) (1,0 мм ²)]
(Как всегда) будьте осторожны с агрегатами! Легче укажите площадь поперечного сечения как A = 1,0 мм ², но мы нужно, чтобы в м ² к моменту проведения расчет.
A = 1,0 мм ² [1 м / 1000 мм] ²
A = 1,0 x 10 ^{— 6} м ²
Будьте осторожны. Поскольку 1000 мм = 1 м, нам потребуется преобразование что включает миллиметры в квадрате, 10 ⁶ мм ² = 1 м ²
v _d = 1,0 A / [n (1,6 x 10 ^—
19 C) (1,0 ^{— 6} м ²) ]
А что насчет n, «плотности числа» электронов. в медном проводе?
n = N _A / v _моль
v _моль = M _моль / плотность
v _моль = 63.54 г / [8,92 г / см ³]
То есть объем одного моля меди составляет
v _моль = 7,12 см ³
Опять же, пока проще 7.12 придумать см ³, нам нужно преобразовать это в кубические метры перед мы подставляем его в уравнение:
v _моль = 7,12 см ³ [м / 100 см] ³
v _моль = 7.12 х 10 ^{— 6} м ³
n = N _A / v _моль
n = (6,02 x 10 ²³) / (7,12 x 10 ^{— 6} м ³)
n = 8,46 x 10 ²⁸ (1 / м ³)
или
n = 8,46 x 10 ²⁸ электронов / м ³
v _d = 1.0 A / [n (1,6 x 10 ^{— 19} C) (1,0 ^{— 6} м ²)]
v _d = 1.0 A / [(8,46 x 10 ²⁸ (1 / м ³)) (1,6 x 10 ^-19 C) (1,0 ^—
6 м ²)]
v _d = 7,39 x 10 ^{— 5} м / с

27,15 Рассчитайте сопротивление при 20 ^o C 40 м, длина серебряной проволоки с площадью поперечного сечения 0.40 мм ².

R = L / A
A = 0,4 мм ² [1 м / 1000 мм ] ² = 4 x 10 ^{— 7} м ²
R = (1,59 x 10 ^{— 8} -м) (40 м) / (4 x 10 ^-7 м ²)
R = 1,59

27,16 Проволока восемнадцатого калибра имеет диаметр 1.024 мм. Рассчитайте сопротивление 15,0 м медного провода 18 калибра при 20,0 ^o С.

R = L / A
А = р ²
r = 1,024 мм / 2 = 0,512 мм = 5,12 x 10 ^{— 4} м
А = (5,12 x 10 ^{— 4} м) ² = 8,235 x 10 ^—
7 м ²
R = L / A
R = (1.7 x 10 ^{— 8} -м) (15 м) / (8,235 x 10 ^{— 7} м ²)
R = 0,31

27,27 Резистор состоит из углеродного стержня, имеющего равномерная площадь поперечного сечения 5,0 мм ². Когда разность потенциалов 15 В приложена к концам стержень, в стержне есть ток 4,0 х 10 ^{— 3} А.

Найдите (а) сопротивление стержня и (б) длину стержня. стержень.

R = V / I
R = 15 В / 4,0 x 10 ^{— 3} A
R = 3,750
A = 5,0 мм ² [1 м / 1000 мм] 2 = 5 x 10 ^{— 6} м ²
R = L / A
L = R A /
L = (3750) (5 x 10 ^{— 6} м ²) / (3.5 x 10 ^{— 5} -м)
L = 535,7 м
Это кажется необоснованным!

27,33 Если медный провод имеет сопротивление 18 Ом на 20 ^o C, какое сопротивление он будет иметь при 60 ^o C?

R (T) = R _o [1 + T ] R (60 ^o ° C) = (18) [1 + (3,9 x 10 — 3 (1 / C ^o)) (40 C ^o)] R (60 ^o C) = (18) [1 + 0.156] R (60 ^o ° C) = (18) [1,156] R (60 ^o C) = 20,8

27,36 Сегмент нихромовой проволоки изначально находится на 20 ^o C. Используя данные из таблицы 27.1, рассчитайте температура, до которой необходимо нагреть проволоку, чтобы удвоить ее сопротивление.

27,43 Аккумулятор 10 В подключен к 120- резистор. Пренебрегая внутренним сопротивлением батареи, рассчитать мощность, рассеиваемую на резисторе.

27.45 Предположим, что скачок напряжения дает 140 В для момент. На сколько процентов будет выходная мощность 120-В, 100-Вт лампочка увеличивается, если ее сопротивление не меняется?

27,46 Особым типом автомобильной аккумуляторной батареи является характеризуется как «360 ампер-часов, 12 В». Какая общая энергия может аккумулятор поставить?

27,48 В гидроустановке турбина обеспечивает 1500 л.с. на генератор, который, в свою очередь, преобразует 80% механической энергия в электрическую энергию.В этих условиях какой ток будет ли генератор работать при конечной разнице потенциалов 2000 V?

27,52 Нагревательный элемент кофеварки работает на 120 V и проводит ток 2,0 А. Предполагая, что все тепло генерируется, поглощается водой, сколько времени нужно, чтобы нагреться 0,50 кг воды от комнатной температуры 23 ^o C до точка кипения.

Энергетические решения

Размер проводника кабеля и номинальный ток

Требования к проводникам по ISO 10133 и ISO 13297

Это приложение воспроизведено из приложения «А» (нормативного) стандартов ISO 10133 и 13297.Оба ISO поддерживают стандарты Директивы о развлечениях. Использование этих рекомендаций может быть использовано для демонстрации соответствия данной Директиве.

Текущие рейтинги

В таблице приведены допустимые значения продолжительного тока в амперах, определенные для температуры окружающей среды 30 ° C и минимального количества жил для проводов.

Площадь поперечного сечения проводника, допустимый постоянный ток и скрутка. Максимальный ток в амперах для одиночного проводника при номинальной температуре изоляции
Площадь поперечного сечения мм2	60 ° С	70 ° С	от 85 до 90 ° C	105 ° С	125 ° С	200 ° С	Минимальное количество прядей
Площадь поперечного сечения мм2	60 ° С	70 ° С	от 85 до 90 ° C	105 ° С	125 ° С	200 ° С	Тип A *	Тип B *
0.75	6	10	12	16	20	25	16
1	8	14	18	20	25	35	16
1.5	12	18	21	25	30	40	19	26
2,5	17	25	30	35	40	45	19	41
4	22	35	40	45	50	55	19	65
6	29	45	50	60	70	75	19	105
10	40	65	70	90	100	120	19	168
16	54	90	100	130	150	170	37	266
25	71	120	140	170	185	200	49	420
35	87	160	185	210	225	240	127	665
50	105	210	230	270	300	325	127	1064
70	135	265	285	330	360	375	127	1323
95	165	310	330	390	410	430	259	1666
120	190	360	400	450	480	520	418	2107
150	220	380	430	475	520	560	418	2107

Примечания:
Номинальные значения тока проводника могут быть интерполированы для площадей поперечного сечения между указанными в таблице.

* Для общей электропроводки плавсредств следует использовать жилы со скрученными проводами не менее типа А. Проводники со скручиванием типа B должны использоваться для любой электропроводки, в которой во время использования возникает частое изгибание.

Для проводов в машинных отделениях (окружающая среда 60 ° C) максимальный номинальный ток в таблице должен быть занижен на следующие факторы:
Температурный диапазон изоляции жил, ° C	Умножьте максимальный ток из таблицы выше на
70	0.75
85-90	0,82
105	0,86
125	0,89
200	1,0

Объединение в пучки (только для переменного тока) Если вместе объединено более трех проводов переменного тока, номинальные значения максимального тока в таблице должны быть снижены на следующий коэффициент: —
Количество жгутов в пучке	Умножьте максимальный ток от A1 на
от 4 до 6	0.7
от 7 до 24	0,6
25 или более	0,5

Примечания:
Снижение номинальных значений для температуры и здания, где это применимо, является кумулятивным. Коэффициенты уменьшения пакетирования обычно не считаются необходимыми для кабелей постоянного тока на малых судах.

Расчет падения напряжения

Для информации (только для сверхнизкого напряжения постоянного тока) падение напряжения на нагрузке можно рассчитать по следующей формуле: —

Где

E = Падение напряжения в вольтах

S = площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах

I = ток нагрузки в амперах

L = общая длина в метрах проводника от подключения положительного источника питания к электрическому устройству и обратно к подключению отрицательного источника питания.

Состояние заряда

Следующая таблица позволит преобразовать полученные показания в оценку степени заряда. Стол хорош для аккумуляторов при 25 град. C (77 ° F), находящиеся в состоянии покоя в течение 3 часов или более. Если батареи имеют более низкую температуру, можно ожидать более низких значений напряжения

Процент полной зарядки	Система постоянного тока 12 В	Система 24 В постоянного тока
100%	12.7	25,4
90%	12,6	25,2
80%	12,5	25
70%	12,3	24,6
60%	12.2	24,4
50%	12,1	24,2
40%	12,0	24
30%	11,8	23,6
20%	11.7	23,4
10%	11,6	23,2
0%	11,6	23,2

Стандартные сечения кабелей и проводов

IEC 60228 — международный стандарт Международной электротехнической комиссии по проводам изолированных кабелей.Среди прочего он определяет набор стандартных сечений проводов:

Международные стандартные сечения проводов (IEC 60228)
0,5 мм²	0,75 мм²	1 мм²	1,5 мм²	2,5 мм²	4 мм²
6 мм²	10 мм²	16 мм²	25 мм²	35 мм²	50 мм²
70 мм²	95 мм²	120 мм²	150 мм²	185 мм²	240 мм²
300 мм²	400 мм²	500 мм²	630 мм²	800 мм²	1000 мм²

В США размеры проводов обычно измеряются в американских калибрах проводов (AW).Увеличение AWG приводит к уменьшению площади поперечного сечения (наименьший размер AWG равен 50, а наибольший — 0000).

Метрическая система преобразования AWG

			Кол-во прядей / диаметр за прядь		Общий примерный диаметр
мм²	Awg	Circ.Мил	дюйм	мм	дюйм	мм
0,5		987	1 / .032	1 / .813	0,032	0,81
	20	1020	7 /.0121	7 / .307	0,036	0,91
0,75		1480	1 / .039	1 / .991	0,039	0,99
	18	1620	1 /.0403	1 / 1.02	0,04	1,02
	18	1620	7 / .0152	7 / .386	0,046	1,16
1		1974	1 /.045	1 / 1,14	0,045	1,14
1		1974	7 / .017	7 / .432	0,051	1,3
	16	2580	1 /.0508	1 / 1,29	0,051	1,29
	16	2580	7 / .0192	7 / .488	0,058	1,46
1,5		2960	1 /.055	1 / 1,40	0,055	1,4
1,5		2960	7 / .021	7 / .533	0,063	1,6
	14	4110	1 /.0641	1 / 1,63	0,064	1,63
	14	4110	7 / .0242	7 / .615	0,073	1,84
2,5		4934	1 /.071	1 / 1.80	0,071	1,8
2,5		4934	7 / .027	7 / .686	0,081	2,06
	12	6530	1 /.0808	1 / 2,05	0,081	2,05
	12	6530	7 / .0305	7 / .775	0,092	2,32
4		7894	1 /.089	1 / 2,26	0,089	2,26
4		7894	7 / .034	7 / .864	0,102	2,59
	10	10380	1 /.1019	1 / 2,59	0,102	2,59
	10	10380	7 / .0385	7 / .978	0,116	2,93
6		11840	1 /.109	1 / 2,77	0,109	2,77
6		11840	7 / .042	7 / 1.07	0,126	3,21
	9	13090	1 /.1144	1 / 2,91	0,1144	2,91
	9	13090	7 / .0432	7 / 1,10	0,13	3,3
	8	16510	1 /.1285	1 / 3,26	0,128	3,26
	8	16510	7 / .0486	7 / 1,23	0,146	3,7
10		19740	1 /.141	1 / 3,58	0,141	3,58
10		19740	7 / .054	7 / 1,37	0,162	4,12
	7	20820	1 /.1443	1 / 3,67	0,144	3,67
	7	20820	7 / .0545	7 / 1,38	0,164	4,15
	6	26240	1 /.162	1 / 4,11	0,162	4,11
	6	26240	7 / .0612	7 / 1,55	0,184	4,66
16		31580	7 /.068	7 / 1,73	0,204	5,18
	5	33090	7 / .0688	7 / 1,75	0,206	5,24
	4	41740	7 /.0772	7 / 1,96	0,232	5,88
25		49340	7 / .085	7 / 2,16	0,255	6,48
25		49340	19 /.052	19 / 1,32	0,26	6,6
	3	52620	7 / .0867	7 / 2,20	0,26	6,61
	2	66360	7 /.0974	7 / 2,47	0,292	7,42
35		69070	7 / .100	7 / 2,54	0,3	7,62
35		69070	19 /.061	19 / 1,55	0,305	7,75
	1	83690	19 / .0664	19 / 1,69	0,332	9,43
50		98680	19 /.073	19 / 1,85	0,365	9,27
	1/0	105600	19 / .0745	19 / 1,89	0,373	9,46
	2/0	133100	19 /.0837	19 / 2,13	0,419	10,6
70		138100	19 / .086	19 / 2,18	0,43	10,9
	3/0	167800	19 /.094	19 / 2,39	0,47	11,9
	3/0	167800	37 / .0673	37 / 1,71	0,471	12
95		187500	19 /.101	19 / 2,57	0,505	12,8
95		187500	37 / .072	37 / 1,83	0,504	12,8
	4/0	211600	19 /.1055	19 / 2,68	0,528	13,4
120		237,8 мкм	37 / .081	37 / 2,06	0,567	14,4
		250 мкм	37 /.0822	37 / 2,09	0,575	14,6
150		300 мкм	37 / .090	37 / 2,29	0,63	16
		350 мкм	37 /.0973	37 / 2,47	0,681	17,3
185		365,1 мкм	37 / .100	37 / 2,54	0,7	17,8
		400 мкм	37 /.104	37 / 2,64	0,728	18,5
240		473,6 мкм	37 / .114	37 / 2,90	0,798	20,3
240		473,6 мкм	61 /.089	61 / 2,26	0.801	20,3
		500 мкм	37 / .1162	37 / 2,95	0,813	20,7
		500 мкм	61 /.0905	61 / 2.30	0,814	20,7
300		592,1 мкм	61 / .099	61 / 2,51	0,891	22,6
		600 мкм	61 /.0992	61 / 2,52	0,893	22,7
		700 мкм	61 / .1071	61 / 2,72	0,964	24,5
		750 мкм	61 /.1109	61 / 2,82	0,998	25,4
		750 мкм	91 / .0908	91 / 2.31	0,999	25,4
400		789,4 мкм	61 /.114	61 / 2,90	1.026	26,1
		800 мкм	61 / .1145	61 / 2,91	1,031	26,2
		800 мкм	61 /.0938	91 / 2.38	1.032	26,2
500		1000 мкм	61 / .1280	61 / 3,25	1,152	29,3
		1000 мкм	91 /.1048	91 / 2,66	1,153	29,3
625		1233,7 мкм	91 / .117	91 / 2,97	1,287	32,7
		1250 мкм	91 /.1172	91 / 2,98	1,289	32,7
		1250 мкм	127 / .0992	127 / 2,52	1,29	32,8
		1500 мкм	91 /.1284	91 / 3,26	1,412	35,9
		1500 мкм	127 / .1087	127 / 2,76	1,413	35,9
800		1578,8 мкм	91 /.132	91 / 3,35	1.452	36,9
1000		1973.5 мкм	91 / .147	91 / 3,73	1,617	41,1
		2000 мкм	127 /.1255	127 / 3,19	1,632	41,5
		2000 мкм	169 / .1088	169 / 2,76	1,632	41,5

Определения

Circ.Mils — площадь поперечного сечения в круглых милах
Awg — Американский калибр проволоки
мм² — Метрический размер провода мм²

См. Также

Понимание многожильных и одножильных проводов в современных сетях Технический документ, А также кабельная продукция 2020

Обзор различий между многожильным и одножильным проводом, свойства каждого из них и лучшие типы кабелей для использования в различных типичных условиях.

Загрузить технический документ Общие сведения о многопроволочной и одножильной проводке в современных сетях (PDF)

Содержание

Категория Типовые кабели

Рис. 1. Кабельная проводка на основе витой пары стала доминирующей схемой сетевой прокладки, способствуя значительному расширению использования Ethernet.

В конце 1990 года Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) опубликовал новый набор стандартов, вводящих кабельную витую пару с возможностью передачи данных для использования в системах Ethernet со скоростью 10 Мбит / с.Заменяя топологию коаксиальных кабелей и шин предыдущих сетевых систем, этот новый стандарт 10Base-T установил звездообразную топологию, построенную вокруг центрального «контроллера трафика данных» (концентратора или коммутатора), к которому каждая рабочая станция в локальной сети (LAN) ) могут быть подключены независимо с помощью одного выделенного кабеля UTP (неэкранированная витая пара).

Звездообразная топология и технология 10Base-T значительно упростили установку и устранение неисправностей в системах Ethernet, а также сделали управление ими намного более эффективным.С тех пор витая пара стала доминирующей схемой сетевой кабельной разводки и внесла свой вклад в обширное расширение использования Ethernet, которое продолжается и по сей день.

Сейчас доступно головокружительное количество типов кабелей с витой парой, соответствующих головокружительному набору стандартов, детализирующих конфигурацию и характеристики производительности, необходимые для поддержки все более высоких скоростей передачи данных и большей пропускной способности входящих технологий. Представленный как обычный телефонный провод в 10Base-T, развитие этой знакомой и хорошо понятной медной среды можно увидеть в списке кабелей категорийного типа («CAT»), представленных для удовлетворения этих новых требований.

Для кабелей CAT-3 и выше каждый тип кабеля, в свою очередь, бывает двух видов — одножильный и многожильный. Хотя оба типа в каждой категории созданы для соответствия одной и той же конфигурации кабеля и техническим характеристикам электрических характеристик, их физические свойства накладывают разные ограничения на длину сегмента кабеля и ограничивают их использование определенными областями в системах Ethernet. В результате два типа кабелей используются по-разному, и их роли очень редко меняются.

Хотите узнать больше? Дополнительная литература Полное руководство по пониманию патч-кордов Ethernet в современных сетях — Технический документ и кабельная продукция

К началу

Жесткие кабельные жилы: отдельные, но не многожильные

Рис. 2. Каждый из проводников, спрятанных внутри сплошного кабеля категории, состоит из одного сплошного проводящего провода.

Для кабелей, используемых в сетевых приложениях, эти проводники обычно состоят из неизолированных медных проводов диаметром от 22 до 24 AWG (American Wire Gauge, или приблизительно 0.51 — 0,64 мм). Кабели UTP категории 5e всегда имеют номинальный диаметр жилы 24 AWG (0,0201 дюйма или 0,511 мм), а в более производительных кабелях, таких как UTP категории 6, используются медные провода большего диаметра 23 AWG (0,0226 дюйма или 0,574 мм в диаметре). Помимо того, что они физически прочнее и с ними легче работать, эти провода большего размера обладают превосходными электрическими характеристиками, которые остаются стабильными в более широком диапазоне частот. Эти характеристики делают кабели CAT-6 более подходящими для новых и появляющихся приложений Fast Ethernet.

Как правило, одножильные кабели имеют более низкое сопротивление постоянному току и меньшую восприимчивость к высокочастотным воздействиям только благодаря их большему диаметру. В следующем разделе мы увидим, что эти свойства позволяют одножильным кабелям поддерживать более длинные участки передачи и более высокие скорости передачи данных, чем их аналоги из многожильных кабелей. Но, пожалуй, наиболее отличительной особенностью твердотельных кабелей категориального типа является хрупкость проводящих проводов и, как следствие, общая негибкость.

Из приведенных выше размеров видно, что «больший» здесь поистине относительный термин, и что все эти провода очень хороши по сравнению с длинами кабелей и размером существ, которые с ними обращаются. Из-за своего небольшого размера они не могут выдерживать очень большие изгибы или изгибы, не ломаясь и не страдая от неровностей поверхности, которые могут изменить их проводящие свойства. По этой причине эти кабели хорошо упакованы внутри прочного внешнего рукава, который сопротивляется изгибу, что делает их менее гибкими и плохо подходящими для обычного повседневного использования при соединении компонентов рабочей зоны.Их общая жесткость делает их наиболее полезными для использования в качестве горизонтальных или магистральных кабелей в инфраструктуре системы.

Вернуться к началу

Многожильные кабельные жилы: многопроволочные со скрученной скруткой

Рис. 3. Кабели с многожильными жилами — это более распространенные кабели категорий, с которыми мы чаще всего работаем напрямую.

Внутри витых пар многожильного кабеля каждый отдельный проводник состоит из пучка жил меньшего сечения.Они расположены так, что несколько проводов (обычно 6 или 18) окружают одиночный провод в центре жгута (на Рисунке 3 показано шесть нитей вокруг одной или семь жил). Внешние проволоки спирально наматываются вокруг центральной проволоки посредством процесса, называемого скручиванием. Скрученные провода вместе образуют единый проводник с общим диаметром примерно таким же, как у проводника в сплошном кабеле, но с гораздо меньшей площадью проводимости (исходя из меньшего диаметра жил проводящих проводов).

Скрутка проводов защищает их и придает гибкость многожильным кабелям.Для проводника данной длины, чем больше витков каждой жилы вокруг центрального проводника, тем лучше защита и больше общая гибкость кабеля. Эта идея количественно выражается укладкой жил жилы или расстоянием, требуемым для того, чтобы одна жилка полностью скручивалась вокруг жилы, делая один полный оборот вокруг ее центральной жилы.

Чтобы увидеть, как это работает, сначала рассмотрим «одножильный многожильный провод» — проводник в кабеле прямой свивки, в котором нет скручивания внешних жил (рис. 4).Если этот кабель согнут, каждая жила изгибается почти так, как если бы она была одна внутри кабеля. Внешние жилы могут свободно перемещаться под воздействием механических напряжений, потенциально изменяя конфигурацию проводов кабеля и характеристики передачи каждый раз, когда он изгибается. Продолжение изгиба в противоположных направлениях без равномерного «демпфирования» внешних жил ослабляет центральный токопроводящий провод и сокращает срок службы кабеля.

Но спиральное скручивание проводов вокруг центрального провода заставляет все отдельные элементы многожильного проводника тянуться к его центру, когда кабель изгибается, сохраняя конфигурацию всех элементов постоянной.Их траектория вокруг центрального проводящего провода гарантирует, что напряжения на отдельных проводах усредняются по длине свивки, и что общие напряжения распределяются по всем прядям, чтобы минимизировать напряжения на центральном проводе. Чем больше витков скручивают жилы (чем короче их длина свивки), тем больше поддержки обеспечивается каждой из них и центральному проводнику.

Рис. 4. Кабели прямой свивки и спирально-скрученные

Жилы многожильных кабелей категорийного типа, используемых для сетей и сетей Ethernet, обычно изготавливаются из медных проводов без покрытия или с луженым покрытием.Луженые проводники изготавливаются путем погружения отдельных жил в ванну с расплавленным оловом перед их сборкой в один провод. Помимо защиты проводящих поверхностей от окисления, оловянное покрытие облегчает пайку тонких проволочных жил на коммутационные панели и настенные розетки, а также предотвращает истирание отдельных жил.

Примечание о размерах проводов

Диаметр медного провода чаще всего указывается в размерах AWG (American Wire Gauge), которые основаны на площади поперечного сечения проводника.В системе AWG размер проводника зависит от его диаметра, если это одиночный сплошной проводник, и от его общего диаметра, если это многожильный провод. Многожильные проводники часто определяются количеством жил и соответствующим размером AWG, т. Е. Многожильный провод 7/38 состоит из 7 проводов (6 вокруг 1), имеющих общий диаметр 38 AWG (0,1524 мм, или 0,018241 дюйма).

Из-за того, что эти провода традиционно изготавливались, большие размеры AWG соответствуют меньшим диаметрам проволоки (потому что их приходилось протягивать больше раз).Каким бы безумным ни казалась эта обратная спецификация размера, интересно подумать о продолжении использования такой устаревшей системы для технологий, которые так быстро меняются.

Вернуться к началу

Сравнение электрических свойств

По мере того, как мы движемся к все более быстрым системам Ethernet, требующим все более высоких частот и скоростей передачи данных, электрическая активность внутри медной среды передачи данных может стать немного загадочной. К счастью, основные электрические свойства, вызывающие эти загадочные явления, остаются прежними.Для одножильных и многожильных кабелей изменения, наблюдаемые в характеристиках передачи при переходе от одного типа проводника к другому, подпадают под широкую категорию эффектов затухания.

Затухание / вносимые потери

Затухание — это общая потеря мощности (амплитуды) передаваемого сигнала при его перемещении от одного конца кабеля к противоположному. Затухание, также называемое вносимыми потерями, измеряется в децибелах (дБ) — тех же единицах, которые мы используем для измерения амплитуд звуковых волн.При измерении затухания в кабеле более низкие значения в дБ указывают на лучшую производительность и меньшие потери сигнала — среда передачи менее «зашумлена». Более высокие значения в дБ аналогичны потере напряжения внутри кабеля; если сигнал становится слишком ослабленным, он будет неразборчивым, прежде чем его можно будет уловить на другом конце кабеля. На рисунке 5 показаны затухание / вносимые потери, причем вверху показаны исходная форма и амплитуда сигнала, а внизу показано ослабление передаваемого сигнала из-за затухания.

Рис. 5. Затухание / вносимые потери сигнала, передаваемого по медному проводу

Факторы, влияющие на затухание / вносимые потери

Диаметр проводника

Многожильные проводники демонстрируют более высокое затухание, чем сплошные проводники, благодаря меньшему диаметру проводимости. Размер сечения проводящего провода зависит от его площади поперечного сечения, и эта площадь определяет сопротивление постоянному току для данного проводящего материала, такого как медь. Это сопротивление приводит к тому, что часть энергии передаваемого сигнала рассеивается в виде тепла при движении внутри кабеля, поэтому большая длина кабеля означает большие потери тепла и большее ослабление передаваемого сигнала.По этой причине многожильные кабели нельзя использовать для длинных кабелей, а как одножильные, так и многожильные кабели имеют определенные ограничения по длине.

Высокие частоты

На более высоких частотах проводящие материалы, такие как медь, испытывают постоянное уменьшение своего проводящего сечения, что называется скин-эффектом. По мере увеличения частоты передаваемого сигнала скин-эффект выталкивает электроны наружу к поверхности («коже») проводника. По мере того, как частоты продолжают увеличиваться, глубина скин-слоя продолжает уменьшаться, так что цилиндрический твердый проводящий путь станет полым, а электроны будут течь только по внешней поверхности цилиндра.Таким образом, меньшая и менее определенная окружность многожильных проводов приводит к более высоким затухающим потерям (на 20% выше) в многожильных кабелях, чем в одножильных кабелях.

Электропроводность

Если внешние поверхности многожильных проводников покрыты оловом, проблема скин-эффекта усугубляется, потому что основная масса электронов вынуждена течь вдоль слоя олова, а олово имеет более высокое сопротивление, чем медь. В то же время образование оксидов меди на поверхностях незакрытых проводов также может увеличивать сопротивление на поверхности проводящего провода, что приводит к постепенному ухудшению рабочих характеристик.

Вернуться к началу

Выбор правильного кабеля

Новые установки и магистральные кабели

Поскольку включение любого типа кабеля в конструкцию здания является дорогостоящим и лучше всего управляется с учетом долгосрочных применений, превосходные электрические характеристики и более длительные пробеги, которые возможны при использовании одножильных кабелей, делают его более подходящим для стационарного монтажа в зданиях. Его стабильность на более высоких частотах означает, что между переустановками кабеля возможны более длительные периоды времени, и его сравнительная хрупкость не является проблемой, когда он защищен от повреждений самим зданием.Длинные кабельные трассы (до 90 м или 290 футов) можно прокладывать внутри стен, через потолки или через подземные пути, соединяющие соседние здания. Поскольку для таких постоянных кабелей чаще всего используется одножильный кабель, его часто называют сетевым кабелем.

Горизонтальная кабельная разводка

Одножильные кабели также используются для «горизонтальных» трасс (трассы на одном этаже), охватывающих расстояния между телекоммуникационными комнатами и рабочими зонами. Помимо того, что они лучше работают на больших расстояниях и на более высоких частотах, одиночные, более крупные проводящие провода одножильных кабелей намного проще заделать, чем несколько тонких проводов многожильных проводников.Кроме того, относительная жесткость одножильного кабеля делает его предпочтительным для использования с перфорированными соединителями типа 110 на задней стороне настенных домкратов или с перфорированными блоками типа 66 на фанерных досках. Напротив, мягкость и гибкость многожильных кабелей категорийного типа очень затрудняют работу с перфорированными разъемами или IDC (разъемами смещения изоляции).

Коммутационные кабели

Характер потерь на затухание, описанных выше, означает, что по большей части существует очень небольшая разница между электрическими характеристиками одножильных и многожильных кабелей для очень коротких сегментов (согласно стандарту TIA / EIA 568-B для длин ниже 10 метров).В современных схемах иерархической проводки ограничения длины многожильных кабелей легко соблюдаются (3 м или 9,8 фута), а повышенная гибкость и долговечность многожильных кабелей делают их идеально подходящими для соединения розеток рабочей зоны с компьютерами рабочих станций и другими конечными пользователями. устройств. Напротив, одножильные кабели слишком хрупки для частого изгиба и манипуляций, и слишком сложны в обращении при соединении близко расположенных компонентов.

Проводники внутри многожильного кабеля защищены окружающими их проволочными жилами, так что очень небольшая часть площади проводящей поверхности может быть повреждена, если кабель случайно разрезан или сломан, а проводник не ослаблен из-за многократного сгибания и сгибания.Без этой защиты проводящие поверхности внутри одножильного кабеля более восприимчивы к зазубринам или другим неровностям, которые влияют на характеристики передачи и часто сопровождают их преждевременный выход из строя.

Наконец, более гибкая природа многожильного кабеля облегчает работу с ним и обращение с ним, что позволяет более легко прокладывать его через узкие промежутки между соединенным между собой оборудованием или вдоль путей других соединительных кабелей. Он спроектирован таким образом, чтобы его можно было легко переключать между розетками, коммутационными панелями и оборудованием, и при правильном обращении он не будет поврежден изгибом или сломанными проводниками при частом перемещении.Эти дополнительные практические преимущества и более длительный срок службы многожильного жилого кабеля делают его идеальным для использования при сборке «предварительно соединенных» соединительных кабелей, используемых для подключения розеток рабочей зоны к устройствам конечного пользователя.

Вернуться к началу

Загрузить технический документ

Оптимизация пространства в стойке серверного шкафа для повышения эффективности и снижения затрат

Интеллектуальная оптимизация может помочь вам увеличить пространство в стойке и добиться значительной экономии затрат на оборудование .Прочтите наше пошаговое руководство, в котором показано, как и сколько вы можете сэкономить.

Сколько места в стойке можно сэкономить
Как оптимизировать для достижения максимальной эффективности
Экономия на новых и модернизированных установках
Общая экономия затрат и места после оптимизации

Глоссарий

ATTENUATION Затухание, измеряемое в децибелах, является мерой изменения (потерь) мощности сигнала передачи между двумя точками кабеля.Затухание измеряется в децибелах (дБ).
BANDWIDTH Наивысшая частота, для которой положительная сумма мощности ACR (отношение внимания к перекрестным помехам) остается больше нуля. Самый высокий частотный диапазон, используемый системой связи.
BASEBAND Сеть основной полосы частот — это сеть, которая предоставляет единственный канал для связи через физическую среду, например кабель, поэтому только одно устройство может передавать одновременно. Устройствам в сети основной полосы частот разрешается использовать всю доступную полосу пропускания для передачи.Противоположностью «основной полосы частот» является «широкополосная связь». Типичным примером «широкополосной» сети является кабельное телевидение.
DATA RATE Фактическая пропускная способность кабеля. Схемы кодирования и сжатия могут повысить скорость передачи данных выше фактической пропускной способности кабеля, посылая данные по кабелю более эффективным способом; это делает скорость передачи данных лучшим показателем возможностей системы передачи.
DB (DECIBEL) Измерение усиления или потери мощности сигнала в цепи связи.Числа в децибелах — это уменьшение мощности сигнала (выраженное в отрицательных дБ) от одного конца кабеля к другому.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ Функция от площади поперечного сечения проводника. Сопротивление в проводе ограничивает сигнал и рассеивает энергию в виде (небольшого количества) повышенного тепла. Чем длиннее или тоньше провода, тем больше сопротивление.
ЧАСТОТА Число циклов, завершенных за единицу времени, обычно выражается в герцах (Гц) или циклах в секунду.Для кабелей передачи данных часто используется МГц; «M» означает «мега» и означает, что вы можете добавить 6 нулей к данному числу. Таким образом, кабель с частотой 100 МГц должен выполнять 100000000 циклов в секунду.
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ Кабельная архитектура, в которой используются последовательные кабельные «слои» для подключения основного кабеля (магистрального кабеля) к промежуточным и горизонтальным кабелям в здании (например, кабелям коммутационного шкафа) и для их подключения по очереди к отдельные сетевые рабочие станции и компоненты через патч-корды.
HUB Повторитель, который может транслировать сообщения на все рабочие станции в сети.
Мбит / с Мегабит в секунду
MAC-АДРЕС Адрес «управления доступом к среде» или физический адрес узла Ethernet.
ПУАНСОННЫЙ БЛОК ПЕРВЫЙ БЛОК бывает 110 и 66 разновидностей.
SCTP Кабель «экранированная витая пара». ScTP имеет ту же 4-парную (8-проводную) конфигурацию, что и кабель UTP, но в нем используется один кусок металлической пленки или экранирующей оплетки, окружающий все 4 пары.Это дополнительное экранирование сочетается со скручиванием пар проводов для дополнительной защиты от ухудшения сигнала.
SSTP Полностью экранированная витая пара. SSTP — это 4-парный (8-жильный) кабель с металлическим экраном или оплеткой вокруг каждой пары и другим экраном вокруг всей группы из 8 проводов. Дополнительное экранирование обеспечивает дополнительную защиту от ухудшения сигнала, вызванного внешними источниками помех.
ЗВЕЗДНАЯ ТОПОЛОГИЯ Топология, допускающая только одно устройство на каждом конце провода, требующая повторителей для более чем двух устройств.
SWITCH Повторитель, который перераспределяет сообщения на основе аппаратных MAC-адресов.
ТОПОЛОГИЯ Физический формат сети.
Кабель UTP «Неэкранированная витая пара». Самый распространенный сетевой кабель LAN в США, кабели UTP не используют никакого дополнительного электрического экранирования, вместо этого полагаясь на электрический баланс, обеспечиваемый их схемой разводки витой пары, для предотвращения перекрестных помех между парами проводов и для устранения помех. электромагнитные и радиочастотные помехи (EMI и RFI) от внешних источников.

Интернет-курсы PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курс.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей компании

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком с

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курс

материал до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курс.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление

обсуждаемые темы »

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

до «обычная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Превосходный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за то, что у вас есть широкий выбор.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курс со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курс. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать, где

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории.

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

пониженная цена

на 40%.

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правила. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

сертификация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полное

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

свидетельство. Спасибо за создание

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

много различные технические области за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Провода и кабели

Провода, как мы определяем здесь: используется для передачи электричества или электрических сигналов. Провода бывают разных форм и сделаны из разных материалов. Они могут показаться простыми, но инженеры известно о двух важные точки:

-Электричество в длинных проводах, используемых для передачи, ведет себя совсем иначе , чем в коротких провода, используемые в конструкции устройств
-Использование проводов в цепях переменного тока вызывает всевозможные проблемы , например скин-эффект и эффекты близости.

1. Удельное сопротивление / импеданс
2. Скин-эффект
3. Типы конструкций проводов
4. Подробнее о материалах проводов
5. Изоляция проводов

1.) Поведение электричества в проводах: сопротивление и импеданс

Важно знать, имеете ли вы дело с постоянным или переменным током в данном проводе. Мощность переменного тока имеет очень сложную физику, которая вызывает некоторые странные эффекты. Это была одна из причин, почему Электроэнергия переменного тока была разработана в 1890-х годах, намного позже мощности постоянного тока.Инженеры любят C.P. Штайнмецу пришлось сначала разберитесь в математике и физике.

Питание переменного тока:
В сети переменного тока любит путешествовать рядом поверхность проволоки (скин-эффект). Мощность переменного тока в проводе также вызывает вокруг него формируется магнитное поле (индуктивность). Это поле влияет на другие соседние провода (например, в обмотке), вызывающие эффект близости. Со всеми этими свойствами необходимо иметь дело при проектировании цепи переменного тока.

Питание постоянного тока:
In Постоянный ток проходит через весь провод.

Размер проводника и материал (питание переменного и постоянного тока):

Электричество легче передается в местах с высокой проводимостью. элементы, такие как медь, серебро или золото, менее проводящие Чем больше диаметр материала, тем больше должен быть диаметр, чтобы выдерживать такую же токовую нагрузку.

Инженеры выбирают правильно диаметр проволоки для работы, повышение тока в проволоке увеличивает удельное сопротивление и выделяет больше тепла.Как вы увидите на схеме ниже, медь может выдерживать больший ток, чем алюминий, при той же нагрузке.

Внизу: Когда сэр Хамфри Дэви пропустил большой ток через тонкий платиновый провод в 1802 году, когда он светился. и сделал первую лампу накаливания! но всего через несколько секунд проволока расплавилась и испарилась из-за тепло, вызванное сопротивлением в проводе.

Качество материала: примеси и кристаллы:

Большинство материалов содержат примеси. В меди содержание кислорода и других материалов в меди влияет на проводимость, поэтому медь, из которой будет сделан электрический провод, легируется по-другому. чем медь, которая скоро станет водопроводом.

Металлы кристаллические (как вы увидите в нашем видео о меди).Монокристаллическая медь или алюминий лучше проводимость, чем у поликристаллических металлов, однако крупнокристаллическая медь очень дорого обходится производят и используются только в высокопроизводительных приложениях.

Удельное сопротивление:

Сопротивление в проводе описывает возбуждение электронов в проводе. материал проводника. Это возбуждение приводит к выделению тепла и потере эффективности. На раннем этапе создания постоянного тока Томас Эдисон не мог послать свою энергию на большие расстояния без использования медные провода большого диаметра за счет сопротивления на расстоянии.Это сделало мощность постоянного тока не рентабельно и допускает рост мощности переменного тока.

Измерительные инструменты:
Инженеры используют закон Ома чтобы рассчитать, какое сопротивление будет иметь данный провод. Это говорит нам, сколько энергии мы потеряет на расстоянии.

I = V / R Amps = Вольт, деленное на сопротивление

Формулы сопротивления и проводимости:

Сопротивление = удельное сопротивление / площадь поперечного сечения
Проводимость = 1 / Сопротивление

Когда сопротивление хорошее:
Создание Тепло в проводе обычно является признаком потери энергии, однако вольфрамовый или танталовой проволоки, тепло заставляет проволоку светиться и производить свет, который может быть желательным.Вольфрам используется для изготовления нитей потому что он имеет очень высокую температуру плавления. Проволока может сильно нагреться и ярко светятся, не таять. Вольфрам очень плохо подходит для передачи энергии поскольку большая часть прошедшей энергии теряется в виде тепла и света.

По мощности передачи мы ищем как можно более низкое удельное сопротивление, мы хотим для передачи энергии на большие расстояния без потери энергии из-за тепла. Мы измеряем сопротивление в проводе в Ом на 1000 футов или метров. Чем дольше электричество должно пройти, тем больше энергии оно теряет.

Сверхпроводящий провод и сопротивление:

Вверху: сверхпроводящий проволоку можно превратить в металлическую «ленту»

Вверху: Карл Роснер, Марк Бенц и другие использовали специальные катушки сверхпроводящего провода для производства всего мира первый магнит на 10 тесла.Вместо меди используются ниобий и олово поскольку материалы работают по-разному при разных температурах.

Одно из отличных решений для передачи энергии — это сверхпроводники. Когда металл становится очень холодным (приближаясь к абсолютному нулю), он приобретает проводимость бесконечности. В какой-то момент сопротивления вообще нет. Были экспериментальные сверхпроводящие линии высокого напряжения, которые смогли передавать мощность практически без потерь, однако технология недостаточно развит, чтобы быть рентабельным.

Магнитные поля (индуктивность и импеданс):

Каждый провод, используемый для передачи переменного тока, создает магнитное поле, по которому течет ток. В магнитное поле визуализируется концентрическими кольцами вокруг поперечного сечения провода, каждое кольцо ближе к проводу имеет более прочный магнитная сила. Магнитные поля полезны для создания очень сильных магнитов (когда они находятся в катушке) i.е. изготовление двигателей и генераторы, однако эти магнитные поля нежелательны в линиях электропередачи.

В то время как сопротивление провода может препятствовать прохождению тока и выделять тепло, индуктивность провод / линия передачи также могут препятствовать прохождению тока, но это сопротивление не выделяет тепла, так как энергия «теряется» при создании магнитного поля, а не чем возбуждение электронов в материале. Этот импеданс называется реактивным сопротивлением переменного тока. Схемы.Мы использовали слово «потерянный», однако сила на самом деле не потеряна, она используется для создания магнитного поля. поле и возвращается, когда магнитное поле схлопывается.

2.) Скин-эффект:

В сети переменного тока электроны любят течь по вне провода. Это потому, что изменение тока вперед и назад вызывает вихревые токи, которые приводят к вытеснению тока к поверхности.

Глубина кожи

Глубина скин-слоя — это фиксированное число для данной частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости.Чем выше частота переменного тока в системе, тем сильнее сжимается ток. на внешней стороне провода, поэтому провод, который используется с частотой 60 Гц при заданном напряжении, будет не будет нормально на 200 МГц. Инженеры всегда должны При проектировании цепей учитывайте скин-эффект. Увидеть сайт Википедии для формула, используемая для расчета глубины скин-слоя.

Вверху: инженеры преодолевают скин-эффект с помощью изолированного многожильного провода. Если вы сделаете отдельные пряди равными одной толщине скин-слоя, большая часть тока будет протекать по всей поперечное сечение, и вы используете всю медь. Обратной стороной является то, что ваш провод должен иметь больший размер. диаметр, так как вам нужно все дополнительное пространство для утепления. По мере того, как проволочные пряди становятся меньше в диаметре, а изоляция остается той же толщины, соотношение площади меди к изоляции может стать меньше единицы, тогда у вас будет больше изоляции, чем медь в обмотке или кабеле.

Ниже: более высокая частота переменного тока = меньшая глубина скин-слоя. «Более быстрый» ток чередуется вперед и назад тем больше вихревых токов он создает. Эта высокая частота блок питания работает в диапазоне МГц, обратите внимание на специальный провод, используемый на право. Провод кажется многожильным и оголенным, но это не так, он имеет прозрачное эмалевое покрытие, изолирующее его, поэтому каждая небольшая жилка несет свою часть тока, при этом ток идет снаружи каждой пряди.Это дает большую площадь поверхности в целом и позволяет большое количество тока для прохождения.

Вверху: Компактный люминесцентный легкая электроника, трансформатор очень маленький и спроектирован очень дешево. Эти детали часто выходят из строя до окончания типичного жизненный цикл агрегата »

Инженеры и затраты Сберегательный дизайн:
Инженеры используют математику для расчета «глубины скин-слоя», чтобы узнать, сколько проволоки используется для проведения электричества.Это важная часть инженеров-электриков работают над проектированием энергосистем. Этот работа также связана с экономией средств, как могут понять инженеры какой калибр и какой тип провода использовать и сравнить с другие материалы и конфигурации. Старый электрический двигатели и генераторы из начало 20 века, как известно, длилось долгое время, потому что в то время инженеры могли спроектировать обмотки и тип провода для лучшей производительности, так как затраты на оборудование и машины были выше.Сегодня многие двигатели перегорают, потому что инженеры вынуждены использовать самый дешевый вариант — наименьшее количество материала который может выдерживать ток, однако, когда двигатель начинает при перегреве более тонкие провода из более дешевого материала быстрее сгорят. Балласты (трансформаторы) в современных системах освещения имеют общеизвестную короткий срок службы в целях снижения стоимости единицы продукции.

Практическое упражнение: Как затраты влияют на дизайн
Вы можете увидеть и почувствуйте работу инженеров по проектированию проводов вокруг вашего дома.Просто найдите старые блоки питания или профессиональные блоки питания используется с дорогостоящими машинами или инструментами. Почувствуйте вес этих стеновые блоки или блоки питания. Теперь найдите детскую игрушку или мобильный телефон зарядное устройство. Почувствуйте, насколько легкими кажутся трансформаторы по сравнению с ними.
Если повезет, можно найти два трансформатора, преобразующие мощность. от стены (120 или 220 В) на такое же напряжение постоянного тока для устройства. Если открыть корпус, можно увидеть разницу в размерах. калибра обмоток, а также от того, используют ли они медь или алюминий.Вы четко увидите, как влияет на дизайн общий предмет.

3.) Типы проводов:

Ниже: Типы провода, используемого коммунальными предприятиями при передаче электроэнергии:

Ниже: фиксированная проводка, используемая в домах, а также шнуры, используемые в динамиках, бытовая техника и телефонные системы.На рисунке ниже показаны старые провода, которые когда-то использовались в домах (кабель SJTWA и тип SE), и современные стандартный ромекс.

ЭЛЕКТРОПРОВОДКА с 1880-х до наших дней:

Вверху: 3 проводника подземный медный провод (сейчас редко)
Внизу: плоская лента провод, используемый в сверхпроводящих магнитах

Лучший провод для вакансия:
Все инженеры-электрики должны знать о проводах и думать об использовании правильной конструкции и материал для поставленной задачи.Вот факторы для определения конструкция проволоки:
-Прочность (способность многократно сгибаться или сдавливаться веса)
-Уровень напряжения и тока
-Прочность подвески (способность долго удерживать собственный вес пролеты между опорами)
-Подземный или подводный
-Температура эксплуатации (например, сверхпроводящий проволока)
-Стоимость
Сплошная проволока:
Преимущества:
Меньшая площадь поверхности, подверженной коррозии
Может быть жесткой и прочной
Недостатки:
Не годится при многократном сгибании, может сломаться при сгибании пятно
Непрактично для высокого напряжения

Многожильный провод:
Вверху: многожильный динамик Провод, который есть в каждом доме
Ниже: Для специального использования сверхтолстый многожильный медный провод
-Скрученный провод — много меньших проводов параллельно, можно скручивать вместе
Преимущества:
Отличный проводник для своего размера
Недостатки:
Вы можете подумать, что это будет хорошо для высокочастотного использования, потому что у него есть большая площадь поверхности на всех маленьких жилках проволоки, однако это хуже, чем сплошная проволока, потому что пряди касаются друг друга, закорачивая, и поэтому провод действует как один больший проволока, и в ней много воздушных пространств, что обеспечивает большее сопротивление для типоразмера
Плетеный провод:
Преимущества:
-Большая долговечность по сравнению с сплошным проводом
-Лучшая проводимость, чем сплошной провод (большая площадь поверхности)
-Может действовать как электромагнитный экран в шумоподавляющих проводах
-Чем больше жил в проволоке, тем она гибче и прочнее есть, но он стоит дороже
Спец. провода:
Сплошной с внешней оплеткой или какой-либо комбинацией этого, эти провода используются для всех видов специальных применений.
Коаксиальный кабель используется для передачи радио или кабельного телевидения. потому что по своей конструкции проводники с оплеткой и фольгой снаружи держать частоты в ловушке внутри. Экранирование предотвращает паразитная электромагнитная энергия от заражения области вокруг чувствительной приемники.

Ниже: Видео о типах проводов, используемых в электроэнергетике:

Практическое упражнение: Проволока Угадайка
Соберите куски металлолома провода вокруг вашего дома или школьной мастерской, соберите короткие образцы разных типов.Теперь используйте приведенные выше диаграммы, чтобы выяснить, что тип проволоки, из чего она сделана, и перечислите ее применение каждый. Покажите это своему учителю и посмотрите, правильно ли вы угадали. Провод бывает так много экзотических видов, что вы можете оказаться с настоящей загадкой в твоих руках. Используйте поиск в Интернете, чтобы попробовать чтобы идентифицировать все ваши образцы.

4.) Материалы провода:

Наиболее распространенным материалом для изготовления электрического провода является медь и алюминий , это не самые лучшие проводники, но они многочисленны и дешевы. Золото также используется в приложениях, поскольку оно устойчиво к коррозии. Золото используется в электронике автомобильных подушек безопасности, чтобы гарантировать, что устройство будет функционировать много лет спустя, несмотря на воздействие вредных элементов.

Вверху: золото, использованное в разъемы для микросхем Motorola

Золото обычно используется в контакте области, потому что эта точка в системе более подвержена коррозии и имеет больший окислительный потенциал.

Алюминий обернутый вокруг стального центрального провода используется в передаче энергии, потому что алюминий дешевле меди и не подвержен коррозии. Стальной центр используется просто для прочности, чтобы удерживать проволоку на длинных участках. Выше типичный кабель ACSR, используемый в воздушных линиях электропередач по всему миру.

Хорошие проводники, твердое вещество при комнатной температуре:

Платина, серебро, золото, медь, алюминий

4.) ИЗОЛЯЦИЯ ПРОВОДА:
Слева: Для эффективного обмотки двигателя или генератора должны быть плотно упакованы вместе, минимизация воздушных пространств. Провода, используемые в двигателях и генераторах, обычно покрыты эмалью, чтобы обмотки плотно прилегали друг к другу. Традиционная резиновая или полимерная изоляция сделает провод диаметром толще, это одна из причин, почему старые электродвигатели были больше и тяжелее современных моторов такой же мощности.
Смотрите, как провод двигателя упакован и намотан в современный асинхронные двигатели в нашем видео здесь.
Подробнее о вся область электроизоляция на нашей странице здесь.

Практическое упражнение: Сжечь мотор!
Вы заметили что когда моторчик игрушки сильно нагревается, он пахнет? Это испарение изоляции.Тепло разрушает все виды изоляции в конце концов, и в обмотке двигателя, когда изоляция становится слабой. два провода рядом друг с другом будут короткими, это приведет к возникновению дуги. и устройство сгорает.
Если взять маленький двигатель, о котором вы не заботитесь, вы можете намеренно сжечь его посмотреть, что происходит с обмотками. Вы можете сделать это, поставив напряжение, превышающее рекомендованное, через устройство или при работе мотор горячий в течение длительного периода времени.Проконсультируйтесь с электриком или инженер, чтобы безопасно выполнить это упражнение.

Статья, фото и видео М. Велана и В. Корнрумпфа

Источники:
Государственный университет Джорджии
Википедия
Волшебники Скенектади Карл Роснер.