Как выбрать сечение кабеля по мощности

Для передачи электрической энергии потребителям используются кабельные линии. В зависимости от мощности подключенных к ним потребителей они различаются сечением. К тому же, к изоляции кабельных линий, прокладываемых в различных средах (на открытом воздухе, в земле, в воде) или помещениях различной степени пожароопасности, предъявляются различные требования. Она не должна разрушаться под воздействием внешних факторов, что особенно актуально на химических предприятиях. Для бытовых электропроводок нужно выбрать кабели с изоляцией, не поддерживающей горение.

Первое, на что следует обратить внимание, осуществляя выбор кабеля для электропроводки – материал жил. В жилых, административных и общественных зданиях применение кабелей с алюминиевыми жилами запрещено ПУЭ (п.7.1.34). Но в распределительных сетях, если сечение кабеля будет равно 16 мм² и более, алюминиевые жилы применять можно. К тому же, такие кабели обойдутся дешевле, чем медные. Хотя при одинаковой мощности сечение алюминиевых кабелей больше, чем медных.

Второй момент – выбор количества жил в кабеле. Согласно ПУЭ, все вновь создаваемые электропроводки должны содержать в себе разделенные нулевые проводники: рабочий и защитный. То есть, в однофазной сети применяются кабели минимум с тремя жилами (фазный проводник, нулевой рабочий и нулевой защитный), а в трехфазных сетях – с пятью (три фазы, нулевой рабочий, нулевой защитный). Более трех жил в однофазной сети может использоваться для подключения светильников с разделенными на группы лампами для их раздельного включения.

И, наконец, третий этап – выбор сечения кабеля.

Определение мощности нагрузки и выбор сечения кабеля

Для одиночного электроприемника мощность нагрузки определяется легко. Ее можно найти на табличке с номинальными данными на корпусе или в паспортных данных на устройство. Там же иногда даются рекомендации по выбору защитных устройств: автоматических выключателей, УЗО. Для некоторых электроприемников требуется персональная кабельная линия:

• стиральные машины;
• электроплиты;
• бойлеры;
• кондиционеры.

[ads-pc-1][ads-mob-1]

Подключение к их питающему кабелю дополнительной нагрузки не допустимо, а линия питания защищается персональным автоматическим выключателем. Выбор сечения в данном случае может облегчиться тем, что производители указывают его величину в паспорте.

Мощность группы потребителей, подключенных к одной кабельной линии, определяется сложением мощностей отдельных аппаратов. Для этого потребуется калькулятор. Но здесь следует учитывать то, что не все они могут быть включены в сеть одновременно. Поэтому, используя калькулятор для определения мощности всех бытовых электроприборов в квартире, нужно руководствоваться здравым смыслом: вряд ли вы одновременно включите в сеть кондиционер и обогреватель.

К тому же существует ограничение, накладываемое на потребителя номинальным током вводного коммутационного аппарата. При подключении к распределительной сети этот параметр задается для каждого абонента и не позволяет ему потреблять мощность выше установленного значения. Поэтому нет смысла использовать калькулятор для расчета кабеля, питающего частный дом. Выбор его сечения определяется номинальным током питающего автомата.

Выключатель защищает кабельную линию от перегрузки по мощности, поэтому она должна без вреда для себя пропускать ток, немного больший того, при котором начинает срабатывать тепловая защита. Иначе может возникнуть ситуация, когда кабель работает за пределами своих возможностей, а защита не срабатывает.

Итог будет печальным: жилы кабеля нагреются до температуры, достаточной для расплавления их изоляции. Проводники замкнутся между собой, произойдет короткое замыкание. Если защита отработает, вы получите поврежденный кабель, требующий замены. Если нет – пожар. Поэтому выбор сечения кабелей производится одновременно с выбором номинальных токов защитных устройств.

Для выбора сечения кабеля по рассчитанному суммарному току нагрузки поможет таблица.

Из нее нужно выбрать строчку, в которой находится мощность (ток), большая рассчитанной, а в левой колонке напротив ее определить требуемое сечение. Эта таблица полностью соответствует требованиям ПУЭ для кабелей скрытой проводки с изоляцией из резины или ПВХ.

Сечение кабеля и токи короткого замыкания

Даже очень толстый кабель имеет электрическое сопротивление. На этом сопротивлении при прохождении тока нагрузки выделяется мощность, называемая мощностью потерь. Для коротких линий с небольшими токами это не заметно, но при большой длине и мощности нагрузки эта величина становится ощутимой. И это – несмотря на то, что для выбора сечения кабельной линии по мощности потребителей использована таблица, а для расчетов – научный калькулятор.

Как и на обычном резисторе, при прохождении тока между концами кабеля возникает разность потенциалов. То есть, напряжение в конце линии всегда меньше, чем в начале. Чем больше ток и меньше сечение, тем разница становится ощутимее. Особенно эти заметно в момент включения мощных потребителей или при запуске электродвигателей: изменяется яркость свечения ламп. Если такие колебания напряжения будут слишком велики, возникнут сбои в работе электронной аппаратуры, блоки питания которой хоть и имеют устройства стабилизации, но у всего есть предел.

Чтобы рассчитать падение напряжения в кабельной линии и заблаговременно подкорректировать выбор ее сечения используются данные о сопротивлениях жил, заявляемые производителями. Используя калькулятор и формулу закона Ома, рассчитывают напряжение в конце линии при максимальной нагрузке.

Но это еще только половина беды. Собственное сопротивление кабельной линии не только снижает напряжение у потребителя, но и ограничивает величину тока короткого замыкания. Каким образом? Если короткое замыкание происходит в щитке у владельца частного дома, то величина его тока складывается из мощности трансформатора на подстанции, к которой он подключен, и сопротивления всех кабельных линий на участке подстанция – точка КЗ. Чем дальше от подстанции находится КЗ, тем большее сопротивление преодолевает ток, и меньше его величина. При длине линий более километра ток может уменьшиться настолько, что этого значения не хватит для срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, призванного защищать электрическую сеть от замыканий. Защита все равно сработает, но только – тепловая, с выдержкой по времени. Но кабельная линия за это время получит перегрев, изоляция оплавится. После нескольких таких процессов кабель выйдет из строя.

От вводного щитка идут кабели к розеткам и выключателям. Они более тонкие и дополнительно снижают ток короткого замыкания у потребителей, где вероятность КЗ наиболее высока. Здесь могут возникнуть ситуации, когда отключения не произойдет вообще.

Для предупреждения этих неприятностей после монтажа электропроводки у потребителя измеряют сопротивление петли фаза-нуль на самой удаленной розетке. Затем рассчитывают ток КЗ и сравнивают его с уставкой электромагнитного расцепителя автоматического выключателя отходящей линии. Если ток не укладывается в норму, то:

• выбрать автоматы с характеристикой «В» для защиты отходящих линий (с меньшей уставкой мгновенного расцепителя);
• выбрать большее сечение кабеля питающей линии.

Хотя просчитать эту ситуацию калькулятор не поможет (нужно слишком много данных), но предугадать ее иногда возможно. Если ваш дом находится далеко от подстанции, а у соседей при подключении мощных потребителей скачет напряжение, при замене питающего кабеля увеличьте его сечение.