Выбор кабеля с медной жилой по длительно допустимому току

Выбор кабеля с медной жилой по длительно допустимому току

Движение зарядов внутри проводника вызывает его разогрев. В сложных условиях работают электрические кабеля, их выбирают по рабочей нагрузке и длительно допустимому току. Существуют методики, позволяющие самостоятельно рассчитать параметры жил, проводов и оболочек шнуров. В практической деятельности чаще прибегают к помощи таблиц, рекомендуемых правилами ПУЭ – устройства электроустановок.

Допустимый длительный ток для кабелей

Токонесущие провода под действием тока нагреваются всегда. Весь вопрос только в количестве выделяемой теплоты. С одной стороны, она зависит от протекающего тока, удельного сопротивления материала проводника, его сечения, с другой — от факторов отведения тепла в условиях прохождения проводов: от количества проводов и их близости, изоляции, которая препятствует теплоотводу, наличия коробов или каналов, в которые заправлен кабель, скрытности проводки. И вообще, от климатических факторов, действующих на кабель в местах прохождения проводов: вентиляции, открытого пространства и так далее.

Качество проводки и старение

В результате действия всех этих многочисленных факторов провод, систематически нагревающийся от проходящего по нему тока, с точки зрения безопасности может быть:

• Надежным носителем тока и напряжения. У такого провода срок будущей безаварийной работы можно считать неограниченным.
• Старым или стареющим носителем электроэнергии. Качество провода за время эксплуатации снизилось, ухудшилась изоляция, стыки и соединения проводов потеряли часть проводимости. Старение провода имеет склонность со временем накапливаться и способствовать увеличению скорости старения и возрастанию отрицательных факторов.
• Опасной проводкой электроэнергии. Режим работы таков, что аварии вероятны. Это выражается в увеличении нагрева проводов на обычном токе, неравномерности нагрева из-за ухудшения изоляции, окислении контактов, ухудшении равномерности сечения проводов из-за естественного для металлов окисления. Неравномерности тоже имеют свойство усиливать старение и локально ухудшать качество.

Температура, таким образом, является очень важным показателем безопасности работы электрической проводки. Кроме того, температурный режим сам по себе способен ухудшать проводку, а в случаях превышения предельного порога приводить к авариям. В результате допустимые токовые нагрузки кабелей должны быть уменьшены.

Например, есть такое правило, что каждые 8° лишнего нагрева кабеля по току ускоряют процессы (и химические, и физические) в материале в два раза. Это отражается на характеристиках проводника (особенно алюминиевого) и ухудшает характеристики изолятора.

Изоляция и температура

Изоляция в результате нагрева сама может стать источником опасных и вредных факторов. Например, ПВХ при увеличении температуры ведет себя так:

• 80 °С — размягчение;
• 100 °С — выделение HCl (летучего вредного газа, хлористого водорода, который при растворении в воде становится соляной кислотой). С повышением температуры процесс усиливается. При 160 °С его уже выделится 50%, при 300 °С — 85%;
• 210 °С — плавление;
• 350 °С — начинается возгорание углеродной основы ПВХ.

Это касается твердого ПВХ, мягкий содержит много добавок-пластификаторов, которые улетучиваются и способны загореться уже при 200 °С.

Размягчение, тем более плавление, кроет в себе другую опасность — могут сблизиться несущие ток провода, что обычно приводит к КЗ и возгоранию.

По соображениям безопасности верхней границей температуры проводов, по которым проходит электрический ток, установили 65 °С. Это при окружающей температуре воздуха 25 °С, земли — 15 °С.

Задача выдержать такую норму нагрева состоит в том, чтобы для всего разнообразия условий подобрать сечения для проводов из разных материалов, применяемых в электротехнике, достаточные для безопасного, то есть без накопления тепла, прохождения тока.

Обязательным условием является то, что имеется в виду допустимый длительный ток для кабелей, а не кратковременные перегрузки.

От внезапных перегрузок по току провода и кабели должны защищать автоматы на щите питания.

Причем их номиналы подбираются так, чтобы они были выше токов, возникающих при кратковременных, но допустимых перегрузках, но ниже опасных для сети перенапряжений.

Формула определения сечения по диаметру

Как правило, проводники имеют круглую форму, хотя имеются проводники, которые отличаются другой формой. Чтобы рассчитать площадь круга (сечения проводника), можно воспользоваться двумя формулами: определить сечение по радиусу, что соответствует половине диаметра, а также по диаметру.

Определяем сечение провода по диаметру: формула

Для примера, можно определить сечение проводника по данным, полученным ранее: 0,68 мм. Если воспользоваться формулой определения по радиусу, то сначала необходимо определить этот радиус. Для этого толщину 0,68 мм следует разделить на 2 и получается 0,34 мм.

S = π * R2 = 3,14 * 0,342 = 0,36 мм2

В первую очередь возводится в квадрат радиус (0,34 мм), а затем полученный результат умножается на постоянное значение (3,14). В результате расчетов получается, что сечение жилы провода составляет 0, 36 мм квадратных. Такой тонкий провод в силовых сетях не применяется.

Расчеты в зависимости от диаметра, осуществляются несколько по-другому, но результат должен получиться одинаковым. В данном случае значение 0,68 мм используется в том виде, в котором оно получено (то есть, оно не делится).

Расчеты осуществляются в следующем порядке: диаметр провода (0,68) умножается на 3,14. Полученный результат (1,451936) делится на 4 и получается 0,362984. Если значение округлить, то получается такое же сечение (0,36 мм квадратных).

S = π/4 * D2 = 3.14/4 * 0,682 = 0,785 * 0,4624 = 0,36 мм2

Если взять за основу полученные результаты, то можно смело пользоваться двумя способами определения: значительной разницы не должно быть.

Как определить сечение сварочного кабеля?

Если вы покупаете провод для инвертора, то, наверняка, знаете его сечение. Хотя и тут для уверенности некоторые сварщики проверяют, ведь иногда бывают не совсем добросовестные производители, которые пытаются выдать желаемое за действительное.

Но как быть, если изделие было куплено достаточно давно? Или вообще провод достался вам от кого-то по наследству? Тогда придется проявить смекалку и использовать для расчета простую формулу, помогающую узнать сечение кабеля по его диаметру.

Выглядит данная формула для одножильного провода вот так:

Если же внутренняя часть кабеля состоит из множества тонких проволочек, то расчет нужно вести по другой формуле:

Как узнать диаметр сварочного провода? Либо измерить при помощи штангенциркуля, либо снова воспользоваться одним более трудоемким, но доступным и эффективным методом. Для его воплощения вам понадобиться просто карандаш или любой не слишком тонкий пруток и линейка.

Возьмите кабель и очистите один его конец от изоляции. Извлеките из пучка одну проволочку. Кусок должен быть не слишком маленьким, т.к. его вам предстоит накручивать на карандаш. Сделайте несколько витков, разместив их максимально плотно к друг другу, а затем измерьте длину занятого проволокой отрезка. Полученное значение разделите на количество витков. Так вы получите примерный диаметр проволоки, который сможете использовать для расчета по формуле.

Всех вышеизложенных данных будет вполне достаточно для того, чтобы не иметь никаких затруднений в процессе подбора сварочного кабеля, а также его использования. Купить все необходимое для сварочных работ вы можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем большой выбор товаров отличного качества по низким ценам и с быстрой доставкой. Звоните!