Измерение длины провода — единицы измерения
Программа КИП и А
Windows ⁄ Android ⁄ macOS ⁄ iOS
КИП и А
Документация
Статьи
Инструкции
В области электротехники иногда необходимо определить характеристики проводника, учитывая такие параметры, как материал, из которого он изготовлен, его сопротивление, сечение, длина и температура.
В программу КИП и А встроен модуль, позволяющий рассчитать:
- Сопротивление электрического проводника, по его длине, сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
- Длину электрического проводника, по его сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
- Сечение электрического проводника, по заданному току ⁄ мощности.
Электрические свойства проводника в большой степени зависят от вещества из которого он сделан. Важнейшими являются:
- Удельное сопротивление вещества проводника [ρ], измеряется в Ом·м в международной системе единиц (СИ). Это означает, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м², изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом. Также довольно часто применяется внесистемная единица Ом·мм²/м. 1 Ом·мм²/м = 10−6 Ом·м
- Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в Кельвин в минус первой степени K−1. Это величина, равная относительному изменению удельного ⁄ электрического сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. Расчет удельного сопротивления ρt при произвольной температуре t производится по классической формуле (1):
ρt = ρ20[1 + α(t — 20)]ρt — удельное сопротивление при температуре t t — температура ρ20 — удельное сопротивление при температуре 20°C α — температурный коэффициент сопротивления Формула применима в небольшом диапазоне температур: от 0 до 100 °C. Вне этого диапазона или для точных результатов применяют более сложные вычисления.
Ниже приведена таблица наиболее популярных металлов для изготовления проводников, с их удельными сопротивлениями и температурными коэффициентами электрического сопротивления. Данные таблицы взяты из различных источников. Следует обратить внимание на то, что и удельное сопротивление проводника, и его температурный коэффициент электрического сопротивления зависят от чистоты металла, а в случае сплавов (сталь) могут существенно отличаться от марки к марке.
| Таблица 1 | ||
| Металл | Удельное сопротивление [ρ] при t = 20 °C, Ом·мм²/м | Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], K−1 |
| Медь | ||
| Алюминий | ||
| Сталь | ||
| Серебро | ||
| Золото | ||
| Платина | ||
| Магний | ||
| Цинк | ||
| Олово | 0.12 | |
| Вольфрам | ||
| Никель | ||
| Никелин | 0.42 | |
| Нихром | 1.1 | |
| Фехраль | 1.25 | |
| Хромаль | 1.4 |
Программа КИП и А при вычислении свойств электрического проводника оперирует со следующими входными ⁄ выходными параметрами и их единицами измерения:
- Вещество, из которого изготовлен проводник (Смотрите таблицу 1)
- Длина проводника. мм, см, м, км, дюймы, футы, ярды
- Температура проводника. °C, °F
- Диаметр проводника. мм
- Сечение проводника. мм², kcmil kcmil — тысяча круговых мил = 0.5067 мм²
- Сопротивление проводника. Ом, кОм, МОм
Ниже, на рисунках представлены скриншоты модулей программы КИП и А по расчету параметров проводника.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Электрический проводник Расчет параметров
Электрические свойства проводника в большой степени зависят от вещества из которого он сделан. Важнейшими являются:
Ниже приведена таблица наиболее популярных металлов для изготовления проводников, с их удельными сопротивлениями и температурными коэффициентами электрического сопротивления. Данные таблицы взяты из различных источников. Следует обратить внимание на то, что и удельное сопротивление проводника, и его температурный коэффициент электрического сопротивления зависят от чистоты металла, а в случае сплавов (сталь) могут существенно отличаться от марки к марке.
| Таблица 1 | ||
| Металл | Удельное сопротив ление [ρ] при t = 20 °C, Ом·мм²/м | Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], K −1 |
| Медь | ||
| Алюминий | ||
| Сталь | ||
| Серебро | ||
| Золото | ||
| Платина | ||
| Магний | ||
| Цинк | ||
| Олово | 0.12 | |
| Вольфрам | ||
| Никель | ||
| Никелин | 0.42 | |
| Нихром | 1.1 | |
| Фехраль | 1.25 | |
| Хромаль | 1.4 |
Программа КИП и А при вычислении свойств электрического проводника оперирует со следующими входными ⁄ выходными параметрами и их единицами измерения:
Ниже, на рисунках представлены скриншоты модулей программы КИП и А по расчету параметров проводника.
Параметры для проведения расчета
Запомните один момент – электрическая сеть дома разбивается на участки (шлейфы), в которых необходимо провести расчет по отдельности. Плюс рассчитать сечение провода общего, подводящего к дому. Все дело в том, что количество бытовых приборов и источников света в разных комнатах будет отличаться. К примеру, на кухне их будет больше, в прихожей кроме освещения вообще ничего нет. К тому же современный подход к электроразводке требует разделения участков в комнатах на две группы: освещение и розетки. То есть, к каждой группе будет вести свой отдельный провод.
Давайте рассмотрим, как правильно провести расчет сечения кабеля по мощности в одной комнате, где используется несколько бытовых приборов. Итак, вводные данные.
- Максимальная суммарная нагрузка всех потребителей. Как уже было сказано выше, эти показатели можно найти в паспорте изделия или на бирках самого прибора. Если ни того, ни другого не осталось, то единственная вам дорога – это Интернет. Сегодня в сети много сайтов, предлагающих таблицы с параметрами мощности каждого бытового прибора. Так что это сегодня не проблема.
- Напряжение сети. Это или 220 вольт, или 380 вольт.
- Материал, из которого изготовлен электрический провод. В принципе, разнообразие здесь небольшое, всего лишь две позиции: медь или алюминий. Не будем вдаваться в подробности, таблица соотношения сечения кабеля и материала в Интернете тоже есть. Единственное отметим, что при одинаковой мощности потребления можно устанавливать медный кабель меньшего сечения по сравнению с алюминиевым.
Длина проводника в чем измеряется
Электрическим током (I) называется направленное движение электрических зарядов (ионов — в электролитах, электронов проводимости в металлах). Необходимым условием для протекания электрического тока является замкнутость электрической цепи.
Электрический ток измеряется в амперах (А)
.
Производными единицами измерения тока являются: 1 килоампер (кА) = 1000 А; 1 миллиампер (мА) 0,001 А; 1 микроампер (мкА) = 0,000001 А.
Человек начинает ощущать проходящий через его тело ток в 0,005 А. Ток больше 0,05 А опасен для жизни человека.
Электрическим напряжением (U)
называется разность потенциалов между двумя точками электрического поля.
Единицей разности электрических потенциалов
является вольт (В). 1 В = (1 Вт) : (1 А).
Производными единицами измерения напряжения являются:
1 киловольт (кВ) = 1000 В; 1 милливольт (мВ) = 0,001 В; 1 микровольт (мкВ) = 0,00000 1 В.
Сопротивлением участка электрической цепи
называется величина, зависящая от материала проводника, его длины и поперечного сечения.
Электрическое сопротивление измеряется в омах (Ом). 1 Ом = (1 В) : (1 А).
Производными единицами измерения сопротивления являются:
1 килоОм (кОм) = 1000 Ом; 1 мегаОм (МОм) = 1 000 000 Ом; 1 миллиОм (мОм) = 0,001 Ом; 1 микроОм (мкОм) = 0,00000 1 Ом.
Электрическое сопротивление тела человека в зависимости от ряда условий колеблется от 2000 до 10 000 Ом.
Удельным электрическим сопротивлением (ρ)
называется сопротивление проволоки длиной 1 м и сечением 1 мм2 при температуре 20 °С.
Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью (γ).
Мощностью (Р)
называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа. Мощностью генератора называется величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в генераторе в электрическую. Мощностью потребителя называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии в отдельных участках цепи в другие полезные виды энергии.
Системной единицей мощности в СИ является ватт (Вт). Он равен мощности, при которой за 1 секунду выполняется работа в 1 джоуль:
Производными единицами измерения электрической мощности являются:
1 киловатт (кВт) = 1000 Вт; 1 мегаватт (МВт) = 1000 кВт = 1 000 000 Вт; 1 милливатт (мВт) = 0,001 Вт; о1i 1 лошадиная сила (л. с.) = 736 Вт = 0,736 кВт.
Единицами измерения электрической энергии
являются:
1 ватт-секунда (Вт сек) = 1 Дж = (1 Н) (1 м); 1 киловатт-час (кВт ч) = 3,б 106 Вт сек.
Пример. Ток, потребляемый электродвигателем, присоединенным к сети 220 В, составлял 10 А в течение 15 минут. Определить энергию, потребленную двигателем. Вт*сек, или, разделив эту величину на 1000 и 3600, получим энергию в киловатт-часах:
W = 1980000/(1000*3600) = 0,55кВт*ч
Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.
Минимальные строительные длины
Приводим примеры данных характеристик, которые существуют для различных групп электрокабелей.
Минимальная строительная длина силовых кабелей
-В полимерном (ПВХ, пластмассовом) изоляторе
| Электронапряжение, кВ | Сечение проводников, мм | Строительная длина, м | Max доля в партии/min длина |
| до 3 | 1,5-16 | 150 | до 20%/50 м |
| 25-70 | 300 | до 10%/50 м | |
| от 95 | 200 | ||
| 6 | 10-70 | 450 | до 20%/50 м |
| от 95 | 400 |
Строительная длина определенных кабель-марок, например, АВБбШв, может немного отличаться.
| Сечение проводников, мм | Строительная длина, м |
| 6-16 | 450 |
| 25-70 | 300 |
| от 95 | 200 |
-В изоляторе из бумаги с пропиткой
| Электро-напряжение, кВ | Сечение проводников, мм | Строительная длина, м (в партии без маломер-отрезков, 70%/30%) | Маломер-отрезки (max доля в партии/min длина) |
| 1/3 | <70 | 300/450 | 10%/50 м |
| 95/120 | 250/400 | 10%/50 м | |
| >150 | 200/350 | 10%/50 м | |
| 6/10 | <70 | 300/450 | 5%/100 м |
| 95/120 | 250/400 | 5%/50 м | |
| >150 | 200/350 | 5%/50 м | |
| 20/35 | все | 250/250 | 5%/100 м |
-Гибкие в изоляторе из резины
| Марка/ Исполнение | Строительная длина, м | Маломер-отрезки (min длина/max доля в партии) |
| , КГН, КПГУ | от 125 | от 20 м/до 20% |
| ПРС | от 100 | от 10 м/до 10% |
полезно:
Минимальная строительная доина кабелей управления
| Марка | Строительная длина, м | В партии |
| в ПВХ-изоляторе и оболочке | ||
| КУГВВ | от 100 | 80 |
| 3-100 | 20 | |
| КУГВЭВ | от 100 | 50 |
| 3-100 | 30 | |
| 10-30 | 20 | |
| КУГВВЭ | от 100 | 70 |
| 3-100 | 20 | |
| 10-30 | 10 | |
| в ПВХ-изоляторе, КУПВ, КУПВ-П, КУПВ-Пм, КУПВ-Пн | ||
| Без экрана | от 201 | от 70 |
| 21-200 | до 30 | |
| Экранирование, в т.ч. частичное | от 201 | от 50 |
| 1-=200 | до 50 | |
| в полиэтиленовой изоляции для неподвижного монтажа, КПВ, КПВБ | ||
| Без экрана | от 201 | от 40 |
| 101-200 | до 40 | |
| 35-100 | до 20 | |
| Экранирование | от 201 | до 20 |
| 101-200 | до 40 | |
| 35-100 | до 30 |
Минимальная строительная длина сигнально-блокировочных кабелей
| Строительная длина, м | Маломер-отрезки |
| от 300 | от 50 м |
Вычисляя, какова расчетная строительная длина кабелей СЦБ, применяемых для разнообразных железнодорожных приспособлений и устройств телемеханики и автоматики, можно руководствоваться данными для сигнально-блокировочных изделий (маломер-отрезки — до 5% партии).
Таблица физических величин и их описание:
Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.
Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.
Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c
В практике встречаются
Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).
1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.
В практике встречаются
Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.
1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.
Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:
R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l
где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.
Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.
Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.
Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.
Емкость измеряется в фарадах (1Ф).
1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.
В практике встречаются
Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.
Индуктивность измеряется в генри.
1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.
Источник
Расчет и выбор сечения провода различными способами
Понимание всех параметров и процессов происходящих с электричеством, является залогом правильного выбора кабеля . Данная статья поэтапно объясняет взаимосвязи физических величин, влияющих на надёжную работу энергосети, её безопасную эксплуатацию.
Известно, что все металлы имеют свободные электроны, которые двигаются при наличии приложенного электрического напряжения, создавая электрический ток. Ударяясь об атомы, они теряют энергию, которая переходит в тепловую. Чем больше ток, — тем гуще поток частиц, и чем меньше поперечный разрез проводника, через который они проходят, тем им «тесней», — столкновения чаще, теряется полезная энергия, увеличивается выделение бесполезного, а зачастую опасного тепла.
Лавина тепла
Важно! При росте температуры, растёт удельное сопротивление, увеличивается выделение тепла, что приводит к лавинообразному процессу быстрого разогрева с катастрофическими последствиями.
Существуют сложные формулы, рассчитывающие тепловой баланс, использующие коэффициент плавления и термический коэффициент сопротивления проводника, для определения площади сечения токопроводящей жилы .
Но, в быту применяются уже готовые таблицы, в которых учтена возможность перегрева кабеля в скрытой проводке — в этом случае для одинаковых значений по току и мощности, сечение предписывается большим для кабеля в плохо вентилируемых и термоизолированных местах, чтобы нагрев не был больше допустимого.
Решение на практике
Осуществляется использованием специальных таблиц, стандартов ПУЭ, по которым происходит выбор сечения кабеля. Значение поперечного сечения проводника выбирают несколькими способами:
- Расчет сечения провода по мощности;
- Выбор провода по току;
- Если провод уже есть, но неизвестного сечения.
Выбор по мощности
На каждом электроприборе указывается его номинальная мощность. Суммируя мощности электроприборов, которые планируется подключать к проектируемой электросети одновременно — получить некоторое число, и по таблице подобрать соответствующее сечение медного или алюминиевого кабеля, выбирая подходящее значение мощности.
Прежде всего необходимо учитывать какая предполагается нагрузка на электропроводку, которую мы собираемся прокладывать. В случае когда на одном участке электросети будет находиться несколько электроприборов, то для подсчета предполагаемой нагрузки мы складываем все их мощности. После подсчета этого показателя мы анализируем способ, каким будем прокладывать электросети (открытый или закрытый), а также воздействие какого температурного режима будет оказываться на провода.
Также рассчитать правильную величину сечения кабеля очень важно по той причине, что ошибки в подсчетах приведут к потерям мощности в проводах. Если для бытовых приборов это не столь существенно, то в промышленных масштабах это может привести к достаточно серьезным растратам.
Итак , берем листок и ручку выписываем все электроприборы находящиеся у Вас в квартире и складываем их мощности :
где P1- это мощность, например, чайника в 1,5 кВт, P2-мощность пылесоса в 1,6 кВт и т.д.
После того как все мощности сложили необходимо суммарную мощность умножить на коэффициент одновременности K=0.8 . Этот коэффициент показывает что в определенный период времени все электроприборы в квартире будут работать , но не продолжительное время , а короткий промежуток времени , это нужно обязательно учитывать , т.к. если вы будете выбирать сечение провода только по мощности вы выберете сечение провода больше , а это может оказаться существенно дороже .
Итак , у нас получается :
После подсчета общей мощности выбираем сечение провода (медный или алюминиевый) в таблице 1 :
Таблица 1 — Выбор сечения провода по мощности
Важно ! Если в будущем вы собираетесь увеличивать нагрузку , то необходимо заранее увеличить сечение провода это замечание применяется для всех способов определения сечения провода.
Выбор по току
В таблице 2 можно найти соответствия сечений к номинальному току. Подбор по этому параметру считается более точным. Необходимо посмотреть в паспорта и на бирки электроприборов, обычно указывается номинальная мощность, и далее проделать те же процедуры что и в выше описанном способе.
Далее по формуле мы определяем ток , который максимально действует в линии и на основании этого выбираем сечение провода (формула применима для однофазной сети 220 В):
где Pобщ. — общая мощность электроприборов (Вт).
Есть возможность измерить амперметром ток для каждого потребителя в отдельности своими руками и далее просто просуммировать ток .
Для этого тестер подключают в разрыв цепи — на практике можно взять кусок сетевого провода с вилкой, подключить одну жилу к клемме розетки, другую подать на измерительный прибор. Другой щуп амперметра подсоединить к свободной клемме розетки, и в неё поочерёдно включать имеющуюся бытовую технику, в разных режимах работы, сверяясь с параметрами, заявленными производителями.
Если у Вас трехфазная сеть , необходимо ток найти по этой формуле :
После того как просуммировали токи электроприборов, выбираем по таблице сечение проводника:
Таблица 2 Соотношение силы тока и сечения проводника
Еще один момент , если в вашей трехфазной сети присутствуют электрические двигатели , то ток этого двигателя определяется по формуле:
где — P это мощность двигателя , n- КПД двигателя (есть на бирке двигателя), COS f- коэффициент мощности (также смотрим на бирку) .
И последнее , в трехфазной сети суммируем рассчитанные токи двигателей и рассчитанные токи электроприборов и выбираем из таблицы 2 сечение проводника.
Нужно учитывать еще один момент — это прокладка кабеля. Она может быть открытого типа или закрытого , соответственно и токовые нагрузки будут различаться, поэтому при выборе сечения провода обратите на это внимание. В таблице 2 вы можете проанализировать этот момент
Провод уже есть
В обратной ситуации, когда имеется кабель, но не видно маркировки, необходимо узнать его номинальный ток и мощность, для этого измеряем диаметр провода штангенциркулем, или микрометром. Можно обойтись линейкой, если жила достаточно гибкая, намотать её на тонкий прут, измерить длину получившейся спирали, разделить на количество витков — результат будет соответствовать диаметру.
По формуле вычисляем площадь поперечного сечения проводника:
где π- 3,14 , D — диаметр проводника, можно взять штангенциркуль и померить диаметр (мм)
Методом подбора по сечению из таблицы 1 , можно узнать, для какой мощности сгодится имеющийся кабель.
Выбирать сечение кабеля лучше с запасом. Запрещается эксплуатация кабеля, смотанного в бухту(катушку), ввиду её индуктивного сопротивления.
Монтаж алюминиевого кабеля проводить с особой осторожностью — частое сгибание и разгибание продуцирует невидимые трещины, которые уменьшают сечение, в этом месте растёт сопротивление и происходит точечный перегрев.
Проверка по длине
Фактор длины проводника l также увеличивает сопротивление в сети . Им можно пренебречь на небольшом расстоянии, но по мере его увеличения, падение напряжения на нагрузке будет всё ощутимым, и оно может стать ниже номинального значения — 5 %.
Разберем подробнее , во избежание этого, рассчитывают площадь поперечного сечения всего кабеля, допуская некоторое его значение и используя его в формуле определения сопротивления:
где l — длина провода (м), ϱ — удельное сопротивление проводника (Ом*мм²/м) (см. в таблице 2 ), S — площадь поперечного сечения проводника, определяется из вышеописанного способа (мм²)
Таблица 3- удельное сопротивления металлов:
Далее , по закону Ома находим падение напряжения:
где I — это суммарная сила тока в вашей сети (А), R — рассчитанное сопротивление (Ом).
И последнее , определяем потери в сети . Рассчитанное падение напряжения делим на напряжение в сети и умножаем на 100 %.
Если полученное значение превышает 5% от напряжения сети — сечение кабеля необходимо увеличить по в таблице 1.
Что такое проводник?
Проводник — это вещество или материал, которое отлично проводит электрический ток.
Как вы все знаете, любое вещество состоит из атомов. Атомы в свою очередь состоят из электронов и ядер. (Подробнее про строение атома).
Давайте для понимания рассмотрим вот такую картинку. Предположим, что пастух — это ядро, а овцы вокруг него — это электроны.
Те овцы, которые находятся рядом с пастухом, не могут от него просто так взять и убежать, так как он присматривает за ними. Иначе останется без мяса и шерсти к осени. Но вот те овцы, которые находятся поодаль от пастуха, имеют все шансы от него убежать.
То же самое можно сказать и про атомы и электроны. Электроны, которые находятся на самой дальней орбите от ядра менее зависимы, чем те, которые расположены ближе к ядру.
В результате, такие электроны могут «оторваться» от ядра и начать самостоятельное путешествие по веществу. Такие электроны называются свободными электронами.
Расчет длины кабеля с помощью схемы
Расчет количества кабеля будет выполнить намного проще, если вы уже составили готовую схему.
Вот основные моменты, которые вы обязательно должны были указать на схеме:
- Необходимо указать точное количество всех выключателей, розеток и распределительных коробок, которые будут находиться в комнате. Также для более точного расчета длины кабеля необходимо правильно указать их высоту расположения от пола.
- Указать нужно не только места установки основного освещения, но и места для установки дополнительного освещения. К дополнительному освещению относят: бра, точечные светильники. Перед тем как рассчитать длину кабеля на электропроводку вам необходимо определиться с высотой потолка. Если потолок опускаться не будет, тогда запас должен составить 20 см. Если он опустится на 30 см, тогда запас должен составлять 50 сантиметров.
- При составлении схемы обязательно указывайте, какое сечение кабеля будет использоваться. Например, для освещения подойдет провод 3х1.5 мм. Для розеток лучше использовать мощный провод 3х2.5 мм. Для подключения мощных приборов в своем доме используйте провод 3х4 мм.
Как видите, чтобы произвести правильный расчет длины провода необходимо учитывать и его сечение. Тогда вы точно сможете определиться, сколько кабеля нужно на квартиру. С сечением для бытовых приборов лучше определиться еще перед составлением схемы. Это все, потому что мощные приборы лучше подключать сразу от щитка. Проводка в бане требует обязательного расчета схемы.
После подготовки наглядного проекта вы поймете, сколько кабеля нужно на электроснабжение дома или квартиры. Еще лучше будет, если вы сразу произведете разметку на стенах. Для этого необходимо просто начертить линии и рассчитать суммарное количество каждого из проводов.
В каждый расчет вам также следует вносить некоторые корректировки. К основным корректировкам относят:
- Все количество проводов вам необходимо умножить на 1.2. Благодаря этому расчету у вас не возникнет ситуации с нехваткой проводов.
- Для выключателей запас длины обязательно должен составлять не менее 15 см.
- Если вы еще не определились, какой потолок у вас будет, тогда на запас лучше оставлять 50 см.
- Для проведения работ в распределительном щитке запас прочности должен составлять 50 см.
Сопротивление проводника
Удельное сопротивление
И вот мы плавно переходим к другому вопросу, что такое сопротивление проводника? Как я уже говорил выше, чем больше свободных электронов в веществе, тем лучше такое вещество проводит электрический ток. Следовательно, сопротивление проводника зависит от того, сколько свободных электронов содержит такой проводник. Поэтому, в физике есть такое понятие, как удельное сопротивление вещества.
Еще раз. Если в каком-либо веществе полно свободных электронов, то такое вещество будет хорошо проводить электрический ток. Если электронов еще меньше, то такое вещество будет плохо проводить электрический ток. А если свободных электронов почти нет, то такое вещество совсем не будет проводить ток. Поэтому, удельное сопротивление вещества показывает способность этого вещества препятствовать электрическому току, проходящему через него.
Удельное сопротивление выражается в единицах Ом × м.
Формула удельного сопротивления проводника
ρ — это удельное сопротивление, Ом × м
R — сопротивление проводника, Ом
S — площадь поперечного сечения, м 2
l — длина проводника, м
Площадь поперечного сечения проводника — это что-то типа этого:
Формула сопротивления проводника
Итак, мы теперь знаем такую физическую величину, как удельное сопротивление. Теперь мы с легкостью можем найти сопротивление проводника.
ρ — это удельное сопротивление, Ом × м
R — сопротивление проводника, Ом
S — площадь поперечного сечения, м 2
l — длина проводника, м
Расчет сечения
Итак, в первую очередь необходимо просуммировать мощности всех бытовых приборов. Это совсем просто, можно сделать даже в уме. К примеру, результат будет равен 7,5 кВт. Кстати говоря, это средняя величина нагрузки в большинстве городских квартир. Буквально лет так двадцать тому назад этот показатель не превышал 5 кВт. Все дело в росте количества используемых нами бытовых приборов. Теперь переходим к реализации выбора материала электрического провода. Сравнивая по таблице, можно сделать вывод, что в случае с медным кабелем значение сечения будет равно 4 мм², с алюминиевым – 6 мм². При этом медный сечением 4 мм² может выдержать нагрузку до 8,3 кВт, алюминиевый до 7,9 кВт. То есть, уже заложен определенный запас прочности, что повышает надежность эксплуатации электрической разводки.
Внимание! В независимости от того, что запас по мощности уже определен, рекомендуется сечение кабеля брать чуть больше (до следующего показателя). Это делается на будущее, ведь есть большая вероятность, что в доме появятся новые бытовые приборы, который увеличат суммарную нагрузку на сеть.
Теперь, что касается трехфазной сети. Во многих частных домах подводится именно три фазы, да и в некоторых городских квартирах они также присутствуют. В принципе, что такое трехфазная сеть? Это три фазы и ноль. То есть, получается так, что в дом заходит срезу три однофазные сети. Все расчеты, связанные с мощностью и сечением провода, проводятся точно так же, как с однофазной сетью. Правда, есть одно жесткое требование – распределить общую нагрузку нужно равномерно по фазам. Все тот же пример, где потребляемая мощность дома составляет 7,5 кВт. Так вот данный показатель на каждой фазе должна быть по 2,5 кВт.
О чем это говорит? Вспоминайте наш пример, где было рассчитано сечение кабеля на однофазную сеть при нагрузке 7,5 кВт. Было определено, что оптимальный вариант для этого – медный провод сечением 4 мм². Так как общая нагрузка сети разбита на три фазы, то соответственно на каждую из них необходим провод, сечение которого соответствует мощности 2,5 кВт. А это – 1,5 мм².
Проводники на печатных платах
Как вы знаете, все схемы состоят из проводов или печатных дорожек, которые соединяют различные радиоэлементы в единое целое. Например, в статье «самый простой усилитель звука«, я с помощью проводов соединял различные радиоэлементы, и у меня получилась схема, которая усиливала звуковые частоты.
Для того, чтобы все было красиво, эстетично и занимало мало пространства, прямо на платах создают «проводки», которые уже называются «печатными дорожками».
В домашних условиях все это делается с помощью технологии ЛУТ (Лазерно-Утюжная-Технология).
На другой стороне печатной платы уже располагаются радиоэлементы
Так как радиолюбители стараются делать свои устройства как можно меньше по габаритам, то и плотность монтажа возрастает. Поэтому, в некоторых случаях радиоэлементы и печатные дорожки располагают по обе стороны платы.
Промышленные печатные платы уже делают многослойными. Они состоят из слоев, как торт из коржей:
Бум SMD технологий вызвал в свою очередь нужду в многослойных печатных платах.
Сверхпроводимость
Также в природе существует и такой эффект, как сверхпроводимость. Сверхпроводимость — это когда некоторые материалы и их сплавы вообще не обладают сопротивлением. То есть их сопротивление очень и очень близко к нулю. Но, спешу вас разочаровать, в простых условиях это получить невозможно, так как это достигается только при критических температурах.
Если желаете больше узнать про материалы, которые используются в электронике и электротехнике, скачайте эту книгу.
Источник
Предварительный расчёт мощности
Этот этап идёт первым, потому что собранные данные будут служить основой для проектирования.
Невозможно приступать к проектированию, если не известен спектр подключаемых приборов, их мощность и режим эксплуатации. При этом тип электрооборудования, имеет более весомое значение, нежели мощность при выборе сечения кабеля на калькуляторе.
Например, одинаковые по номинальной мощности приборы, могут работать в разных режимах, что сказывается на пиковых нагрузках – одно дело работа водогрейного бойлера мощностью 3 кВт, другое дело работа скважинного насоса мощностью 3 кВт. Ведь при включении насоса, в течении нескольких секунд потребляемая мощность превышает номинальную на 30-45%. Такой скачок обязательно выбьет пробки предохранителя, если этот фактор не был учтён на первом этапе подбора сечения кабеля на калькуляторе.
Мощность подключаемого оборудования берётся из паспорта изделия, а список всех электроприборов на данном объекте лучше разбить по конкретным комнатам.
Проектирование и расчёт сечения кабеля на онлайн калькуляторе
Этап видится сумбурным из-за обилия мелких деталей проекта, но разбивка объекта на несколько комнат, как-бы обнажает сценарий работ, позволяя через призму одного помещения, оценить масштабность задачи.
На листе бумаги рисуется отдельно каждая комната, и вносится список электроприборов для конкретного помещения.
Определяются точки подключения с привязкой к ним соответствующих устройств.
Например, в зале трёхкомнатной квартиры планируется использовать:
- Кондиционер 2 кВт;
- Телевизор 0,4 кВт;
- Светодиодное освещение суммарной мощностью 200 ватт;
- Музыкальный центр 0,5 кВт;
- Гаджеты и прочие мелкие бытовые приборы суммарной мощностью 1 кВт.
Для потолочного освещения кидают отдельную линию 2 х 1,5 мм2.
Для кондиционера прокладывают отдельную цепь, сечение провода рассчитывается так 2000/220 = 10 А (с округлением в большую сторону). Добавляем 5 А (запас прочности) и подбираем провод для тока 15 Ампер.
Остальные устройства в сумме потребляют 2,1 кВт. Учитывая, что шанс их одновременного включения маловероятен, можно воспользоваться формулой расчёта сечения кабеля для кондиционера.
На основе вычислений для одного помещения, используя онлайн калькулятор, проводят расчёты для всей электропроводки. Но необходимо учитывать некоторые правила:
Для электроприборов высокой мощности, как-то: бойлер, электроплита, тёплые полы и т.п., прокладывается отдельная линия электропитания с индивидуальным автоматом отключения и УЗО;
Помещения с высокой влажностью, например санузел и кухня, запитываются по отдельной цепи от щитка, вне зависимости от суммарной нагрузки;
Отдельно прокладывают линию в каждую комнату для потолочного освещения;
Внутри квартиры разрешено использовать только медные провода.
Какую нагрузку выдерживают медные провода?
Медные провода являются одними из наиболее распространенных проводников в электроэнергетических системах и применяются для передачи различных видов электрической энергии. Нагрузка, которую могут выдерживать медные провода, зависит от нескольких факторов, таких как сечение провода, длина провода, температура окружающей среды и т.д.
Сечение провода — это один из основных факторов, который определяет нагрузку, которую может выдержать медный провод. Чем больше сечение провода, тем большую мощность он может передавать. Например, медный провод с сечением 1 мм² способен выдерживать нагрузку около 5-6 ампер, а провод с сечением 10 мм² — около 60-70 ампер.
Длина провода — чем длиннее провод, тем больше сопротивление у провода, и, соответственно, тем меньше нагрузку он может выдержать.
Температура окружающей среды — при повышении температуры окружающей среды сопротивление провода увеличивается, что также снижает его нагрузочную способность.
Таким образом, ответ на вопрос о том, какую нагрузку могут выдерживать медные провода, зависит от конкретных параметров каждого провода. Однако, в целом, медные провода могут выдерживать довольно высокие нагрузки, благодаря своей высокой электропроводности и хорошей термической стабильности.