Электрические кабели сила тока

Характеристики проводов

Характеристики электрических проводов

Что собственно подразумевается под основными характеристиками проводов?

Основные характеристики любого электрического провода следующие:

• материал жилы
• сечение жилы
• количество проволок в жиле
• материал изоляции

Теперь рассмотрим максимально подробно каждую характеристику провода.

Расчет мощности

Самый простой способ – это рассчитать суммарную мощность, которую будет потреблять дом или квартира. Этот расчет будет использован для подбора сечения провода от столба ЛЭП до вводного автомата в коттедж или от подъездного щита в квартиру на первую распределительную коробку. Точно так же рассчитываются провода по шлейфам или комнатам. Понятно, что входной кабель будет иметь самое большое сечение. И чем дальше от первой распределительной коробки, тем данный показатель будет уменьшаться.

Но вернемся к расчетам. Итак, в первую очередь необходимо определить суммарную мощность потребителей. У каждого из них (бытовые приборы и лампы освещения) на корпусе этот показатель обозначен. Если не нашли, смотрите в паспорте или в инструкции.

Мощность потребления некоторых электроприборов

После чего все мощности необходимо сложить. Это и есть суммарная мощность дома или квартиры. Точно такой же расчет необходимо сделать и по контурам. Но тут есть один спорный момент. Некоторые специалисты рекомендуют умножить суммарный показатель на понижающий коэффициент 0,8, придерживаясь того правила, что не все приборы будут одновременно включаться в цепь. Другие же, наоборот, предлагают умножить на повышающий коэффициент 1,2, тем самым создавая некий запас на будущее, ввиду того, что есть большая вероятность появления в доме или квартире дополнительных бытовых приборов. По нашему мнению второй вариант – оптимальный.

Выбор кабеля

Теперь, зная суммарный показатель мощности, можно выбрать и сечение проводки. В ПУЭ установлены таблицы, по которым легко сделать этот выбор. Приведем несколько примеров для электрической линии, находящейся под напряжением 220 вольт.

• Если суммарная мощность составила 4 кВт, то сечение провода будет 1,5 мм².
• Мощность 6 кВт, сечение 2,5 мм².
• Мощность 10 кВт – сечение 6 мм².

Точно такая же таблица есть и для электрической сети напряжением 380 вольт.

Однофазная сеть напряжением 220 В

Сила тока I (в амперах, А) подсчитывается по формуле:

I = P / U,

где P – электрическая полная нагрузка (обязательно указывается в техническом паспорте устройства), Вт (ватт);

U – напряжение электрической сети, В (вольт).

Ниже в таблице представлены величины нагрузки типичных бытовых электроприборов и потребляемый ими ток (для напряжения 220 В).

На рисунке представлена схема устройства электроснабжения квартиры при однофазном подключении к сети напряжением 220 В.

Как видно из рисунка, различные потребители электроэнергии подключены через соответствующие автоматы к электросчётчику и далее общему автомату, который должен быть рассчитан на нагрузку приборов, которыми будет оборудована квартира. Провод, который подводит питание также должен удовлетворять нагрузке энергопотребителей.

Ниже приводится таблица для скрытой проводки при однофазной схеме подключения квартиры для подбора провода при напряжении 220 В

Как видно из таблицы сечение жил зависит кроме нагрузки и от материала, из которого изготовлен провод.

Основные параметры постоянного тока

Постоянный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Основными параметрами электрического тока являются:

• Сила тока. Обозначается как I. Единица измерения — А (Ампер).
• Напряжение. Обозначается как U. Единица измерения — В (Вольт).
• Сопротивление. Обозначается как R. Единица измерения — Ом.

Сила тока

Сила тока показывает, какой заряд q проходит через поперечное сечение проводника за 1 секунду:

I = q t . . = Δ q Δ t . . = N q e t .

N — количество электронов, q e = 1 , 6 · 10 − 19 Кл — заряд электрона, t — время (с).

Заряд, проходящий по проводнику за время t при силе тока, равной I:

Пример №1. Источник тока присоединили к двум пластинам, опущенным в раствор поваренной соли. Сила тока в цепи 0,2 А. Какой заряд проходит между пластинами в ванне за 2 минуты?

2 минуты = 120 секунд

q = I t = 0 , 2 · 120 = 24 ( К л )

Заряд, проходящий за время ∆t при равномерном изменении силы тока от I₁ до I₂:

Δ q = I 1 + I 2 2 . . Δ t

Сила тока и скорость движения электронов:

n — (м –3 ) — концентрация, S (м 2 ) — площадь сечения проводника, v — скорость электронов.

Внимание!

Электроны движутся по проводам со скоростью, равной долям мм/с. Но электрическое поле распространяется со скоростью света: c = 3∙10 8 м/с.

Сопротивление

Сопротивление металлов характеризует тормозящее действие положительных ионов кристаллической решетки на движение свободных электронов:

ρ — удельное сопротивление, показывающее, какое сопротивление имеет проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м 2 , изготовленный из определенного материала. l — длина проводника (м), S — площадь его поперечного сечения.

Пример №2. Медная проволока имеет электрическое сопротивление 6 Ом. Какое электрическое сопротивление имеет медная проволока, у которой в 2 раза больше длина и в 3 раза больше площадь поперечного сечения?

Сопротивление первого и второго проводника соответственно:

Поделим электрическое сопротивление второго проводника на сопротивление первого:

R 2 R 1 . . = ρ 2 l 3 S . . ÷ ρ l S . . = ρ 2 l 3 S . . · S ρ l . . = 2 3 . .

Отсюда сопротивление второго проводника равно:

Напряжение

Напряжение характеризует работу электрического поля по перемещению положительного заряда:

Пример №3. Перемещая заряд в первом проводнике, электрическое поле совершает работу 20 Дж. Во втором проводнике при перемещении такого же заряда электрическое поле совершает работу 40 Дж. Определить отношение U₁/U₂ напряжений на концах первого и второго проводников.

U 1 U 2 . . = A 1 q . . ÷ A 2 q . . = A 1 q . . · q A 2 . . = A 1 A 2 . . = 20 40 . . = 1 2 . .

Принцип метода

Выбор сечения проводов по разным показателям ведется в определенной последовательности. Общий порядок выглядит так:

• определяют тип силовой линии;
• рассчитывают нагрузку;
• определяют силу тока;
• подбирают проводник.

Подбор сечения проводов по общей нагрузке заключается в определении максимальной нагрузки, которую должна выдерживать электрическая сеть. Выделяют три основных принципа:

1. Площадь жилы должна быть достаточной, чтобы пропустить требуемый ток. Допустимый нагрев жилы – не более 60 градусов.
2. Напряжение не должно падать более чем на установленную величину.
3. Толщина жилы и ее изоляции должна обеспечивать механическую прочность.

Наглядный пример

Небольшой пример поможет осознать взаимосвязь этих принципов. Питание люстры с лампочкой на 100 Вт обеспечит ток 0,5 А. Если воспользоваться таблицей, можно принять кабель толщиной 0,5 мм2. Однако ни один электрик не будет закладывать в потолок такую жилу. Он возьмет минимум 1,5 мм2.

Расчет начинают с определения суммарной нагрузки существующих и проектируемых электроприборов. Единицы мощности ‑ ватты (Вт) или киловатты (кВт). Перевод единиц прост: 1 кВт равен 1000 Вт.

Показатели электроприборов, используемые в вычислениях, подставляют в одинаковых единицах измерения.

Расчет основан на необходимости выполнения условия по допустимой токовой нагрузке на поперечную площадь жилы. Для открытой проводки это значение составляет:

• медь – 10 А на мм2;
• алюминий – 8 А на мм2.

Если предусмотрена скрытая прокладка сети, тогда допустимое значение по току уменьшают на коэффициент 0,8. При этом нужно учесть, что при выборе сечения провода по мощности для открытой прокладки его принимают не менее 4 мм2. Такая толщина обеспечит защиту от механических повреждений. Для внутренних силовых сетей ПУЭ допускает применять только медные провода. Они обладают долговечностью, механической прочностью, удобны при монтаже. К минусам относят высокую стоимость.

Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.

Что позволит проще и быстрее подобрать сечение проводов по мощности таблица, калькулятор, формулы? Таблицы есть в электротехнических справочниках. Пользоваться ими несложно, предварительно понадобится подсчитать нагрузку. Калькулятор поможет рассчитать сечение медного провода по току и мощности. Точно также выполняют необходимые вычисления для алюминия. Форма позволяет выбрать металл, задать длину сети, нагрузку, напряжение, коэффициент, допустимые потери, температуру, способ прокладки. Одно нажатие клавиши, и результат готов. Способ удобен тем, что позволяет за пару минут перебрать разные варианты. Какой из них выбрать, каждый решает сам.

Как рассчитать сечение кабеля

Формула расчета силы тока в розетке

I=P/(U*cos ф) , где I — Сила тока (ампер), P — мощность подключенного оборудования (Вт), U — напряжение в сети (Вольт), cos ф — коэффициент мощности (если этого показателя нет в характеристиках оборудования, принимать 0,95)

Давайте рассчитаем по этой формуле сколько ампер сила тока в обычной домашней розетке с напряжением (U) 220В при подключении к ней утюга мощностью 2000 Вт (2кВт), cos ф у утюга близок к 1.

Значит, при включении и нагреве утюга мощностью 2кВт, в сила тока в розетке будет около 9,1 Ампер.

При одновременном включении нескольких устройств в одну розетку, ток в ней будет равен сумме токов этого оборудования.

Что такое сила тока?

Итак, теперь давайте все что мы тут пописали про водичку применим к электронике. Провод — это шланг. Тонкий провод — это тонкий в диаметре шланг, толстый провод — это толстый в диаметре шланг, можно сказать — труба. Молекулы воды — это электроны. Следовательно, толстый провод при одинаковом напряжении можно протащить больше электронов, чем тонкий. И вот здесь мы подходим вплотную к самой терминологии силы тока.

Все это выглядит примерно вот так. Здесь я нарисовал круглый проводок, «разрезал» его и получил ту самую площадь поперечного сечения. Именно через нее и бегут электроны.

За период времени берут 1 секунду.

Измерение силы электрического тока

Электрический ток измеряется амперметрами. Также часто используются многофункциональные измерительные электроприборы, например, мультиметры, которые могут быть переключены в том числе в режим измерения силы электрического тока, и работать как амперметры.

Амперметры всегда подключаются последовательно к потребителю, в котором измеряется сила тока. Это означает, что ток через потребителя будет соответствует току через амперметр.

Для того чтобы определить силу тока таким способом, необходимо разорвать электрическую цепь в месте измерения и вставить амперметр.

Включают амперметр в цепь с помощью двух клемм, или зажимов, имеющихся на приборе. У одной из клемм амперметра, как правило, стоит знак «+», у другой «-» (иногда знака «-» нет). Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

Поскольку амперметр также имеет внутреннее сопротивление, оно влияет на электрическую цепь во время измерения. Однако сопротивление амперметра обычно настолько мало, что им можно пренебречь.

На рисунке 1 показано такое последовательное соединение на примере лампочки и амперметра.

Измерение силы тока

Если вы не хотите вмешиваться в электрическую цепь, отсоединяя проводники, то электрический ток также можно измерить косвенно с помощью токовых клещей. Другой вариант — измерить напряжение на потребителе, а затем, зная электрическое сопротивление потребителя, рассчитать ток, используя закон Ома.