Максимально допустимая сила тока в медном кабеле, таблица мощности и сечений

Медные проводники получили преимущественное распространение в электрических сетях, электро,- и радиотехнике. Это обусловлено наилучшим соотношением характеристик данного металла:

• Низкое удельное сопротивление;
• Низкая стоимость;
• Высокая механическая прочность;
• Пластичность и гибкость;
• Высокая коррозионная стойкость.

Медный кабель

В некоторых случаях в качестве металла для проводников и кабелей используется алюминий, но, по большей части, это вызвано лишь стремлением снизить стоимость и массу, поскольку алюминий имеет меньший удельный вес и стоимость, но несравнимо худшие механические и химические свойства. Алюминиевые провода плохо поддаются пайке, поэтому при производстве продукции радио,- и электротехнического назначения, силовых кабелей преимущество имеет медь. Еще одно преимущество меди состоит в том, что она имеет большие допустимые токовые нагрузки из-за низкого удельного сопротивления и большей температуры плавления.

Определение допустимого тока

Имеется несколько критериев выбора максимального тока через проводники:

• Тепловой нагрев;
• Падение напряжения.

Данные параметры являются взаимосвязанными, и увеличение сечения проводников с целью уменьшения падения напряжения снижает и нагрев. В любой ситуации длительно допустимый ток подразумевает отсутствие критического нагрева, который может привести к деградации изоляции, изменению параметров как самого провода, так и близко расположенных элементов.

Тепловой нагрев

Величина тока связана с нагревом в соответствии с законом Джоуля-Ленца, названного так по именам первооткрывателей зависимости:

Q=I2·R·t, где:

• Q – количество теплоты, которое выделяется на проводнике;
• R – сопротивление проводника;
• I – ток, протекающий через проводник;
• t – промежуток времени, в течение которого производится подсчет тепловыделения.

Из формулы следует, что чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты выделится на нем. На этом принципе построены нагревательные приборы с высокоомным нагревательным элементом. Нагреватель выполнен из провода, который, кроме высокого удельного сопротивления, имеет высокую температурную устойчивость (как правило, нихром). Температура меди намного ниже, поэтому существуют определенные условия, при которых нагрев медного проводника не будет выходить за допустимые пределы.

Падение напряжения

Для того чтобы представить влияние тока на падение напряжения, необходимо вспомнить закон Ома:

I=U/(R+r).

Согласно закону Ома, при протекании тока через проводник с сопротивлением R на нем образуется падение напряжения:

U=I·(R+r).

Таким образом, при постоянном сопротивлении нагрузки R, чем больше ток в питающей сети, тем больше будет падение напряжения на сопротивлении r, питающих проводов (U=I·r).

Именно напряжение потерь вызывает ненужный нагрев проводов, но главная проблема в том, что напряжение нагрузки становится меньше на эту величину. Пояснить это можно на простом примере. Пускай в домашней электропроводке имеется участок длиной 100 м, выполненный медным проводом сечением 2.5 мм2. Сопротивление такого участка составит около 0.7 Ом. При токе нагрузки 10А, а это потребляемая мощность чуть больше 2 кВт, падение напряжения на проводе составит 7 В. При однофазном питании используется два провода, поэтому суммарное падение составит 14 В. Это довольно значительная величина, поскольку напряжение на потребителях будет составлять уже не 220, а 206В.

К определению падения напряжения в кабеле

На самом деле этот пример не совсем точен, поскольку уменьшение напряжения на активной нагрузке приведет к снижению мощности, следовательно, к снижению потребляемого тока. Но целью данной статьи не является замена учебника электротехники, поэтому данное объяснение вполне правдоподобно. Таблица, приведенная ниже, показывает соотношение падения напряжения при различных значениях тока на 1 м провода для наиболее распространенных сечений.

Зависимость падения напряжения от сечения и величины протекающего тока

Сечение, мм2 Ток, А	0,75	1	1,5	2	2,5	4	6
1	0,023	0,018	0,012	0,009	0,007	0,004	0,003
2	0,047	0,035	0,023	0,018	0,014	0,009	0,006
5	0,117	0,088	0,059	0,045	0,035	0,022	0,015
10	0,233	0,175	0,117	0,090	0,070	0,044	0,029
15	0,350	0,263	0,175	0,135	0,105	0,066	0,044
20	0,466	0,350	0,233	0,180	0,140	0,088	0,058

При расчетах однофазной электропроводки по допустимому падению напряжения при предполагаемом токе нагрузки данные таблицы следует удваивать (используется два проводника: ноль и фаза). Не всегда в таблице будет присутствовать нужное сечение проводника, поэтому следует выбирать ближайшее большее значение. Это хорошо еще и тем, что учитывается возможное повышение мощности потребителей. Сильно большое сечение, взятое с запасом, приведет к неоправданному удорожанию материалов.

Допустимая плотность тока

Для упрощения расчетов и подбора требуемого провода принята такая величина, как плотность тока для меди и иных материалов. Плотность тока выражается в амперах на один квадратный миллиметр сечения.

Важно! Допустимая плотность тока определяется для площади сечения, а не диаметра провода. При маркировке монтажного провода обычно используется сечение, а обмоточного – диаметр. Для перевода диаметра провода в сечение нужно воспользоваться формулой S=π·d2/4 или определить его по таблице, взяв равное или ближайшее меньшее значение имеющегося диаметра.

Сечение популярного обмоточного провода ПЭВ-2

Сечение провода ПЭВ-2

Выбирая сечение провода, нужно знать, что допустимый ток для медных проводов во многом зависит от условий охлаждения. Наличие свободного доступа воздуха улучшает охлаждение нагретых проводов, поэтому в самых неблагоприятных условиях находятся внутренние обмотки трансформаторов напряжения, электропроводка, смонтированная в штробах стен. Большое влияние на теплоотдачу имеет материал и толщина внешней изоляции силовых кабелей.

Расчетным путем установлены и подтверждены на практике допустимые значения плотности тока для медного провода, применяемого в обмотках электрических машин и электрической проводки, которые сведены в таблицу ниже.

Допустимые значения плотности тока на 1 мм² в медном проводе

Трансформаторы и электрические машины		Электропроводка
Внутренние обмотки	Наружные обмотки	Скрытая	Наружная
2-3 А	3-5 А	4 А	5 А

Обратите внимание! Таблица дает только ориентировочные данные для предварительных расчетов. Более точные показатели допустимых значений для кабелей разных типов и условий эксплуатации приведены в нормативной документации, в частности в ПУЭ.

Нормативные значения сечения кабеля

Пути повышения допустимого тока

Для снижения стоимости конструкций, в которых используются медные провода и кабели или шнуры, уменьшения массы, существует несколько путей повышения допустимых значений тока:

• Улучшение охлаждения за счет обдува или конвективных потоков;
• Отвод тепла при помощи теплоотводов или радиаторов;
• Ограничение максимальных токовых нагрузок по времени.

Грамотно выполненная конфигурация обмоток и расположение трансформатора способны эффективно отводить тепло, которое выделяется при прохождении тока. Для мощных силовых трансформаторов, а это сварочные аппараты, трансформаторы подстанций, выполняется специальная обмотка с воздушными промежутками. Попадая в промежуток между отдельными частями обмоток, воздух отбирает часть тепла и выносит его наружу.

Те же цели преследует обдув нагревающихся частей машин при помощи вентиляторов. К такому решению часто обращаются производители микроволновых печей, устанавливая кулер на мощный высоковольтный трансформатор.

Обмотка с зазорами

Мощные трансформаторы силовых подстанций охлаждают обмотки при помощи трансформаторного масла, в которое погружен весь трансформатор. Обмотки выполняются с промежутками, в которых циркулирует масло.

Масло охлаждается при помощи трубчатого радиатора, который находится на боковых сторонах корпуса трансформатора. Вся конструкция выполнена полностью герметичной, поэтому для компенсации температурного расширения масла имеется расширительный бак.

Масляный трансформатор

Кратковременные токовые нагрузки не успевают в достаточной мере прогреть всю обмотку, поэтому для кратковременно работающего оборудования можно принимать плотность тока по сечению провода вплоть до 7-10А на мм2.

Оборудование, которое эксплуатируется на максимально допустимых плотностях тока, должно чередовать работу под нагрузкой с перерывом на охлаждение.

Важно! Теплопроводность меди и теплоемкость железного сердечника машин переменного тока высоки. Проходящие токи нагрузки прогревают весь объем обмоток одновременно, а охлаждение происходит только с поверхности, поэтому периоды отдыха должны превышать время работы под нагрузкой в несколько раз для достаточного охлаждения не только наружных, но и внутренних частей оборудования.

Последствия превышения тока

Чрезмерно высокий ток в медных проводах способен разогреть материал вплоть до температуры плавления. Разумеется, что подобная ситуация приведет к аварии или неработоспособности оборудования, но в некоторых случаях это является полезным.

Речь идет о плавких предохранителях. Основу их устройства составляет тонкая металлическая проволока, заключенная в огнеупорный изоляционный корпус. Толщина проволоки подобрана таким образом, чтобы ток определенной величины вызывал нагрев и перегорание проводника предохранителя. Наиболее часто используются плавкие вставки из цинка или меди.

Трубчатый предохранитель

Самое главное требование к плавкой вставке – строгое соответствие состава металла и его равномерный диаметр проводника по всей длине. Состав важен для стабильности температуры плавления. Наличие неравномерности по длине провода может вызвать локальный перегрев в месте сужения и перегорание предохранителя при токе, меньше номинального. Исходя из этих условий, провод для предохранителей выпускается с повышенным контролем и называется калиброванным.

Выполнение изложенных требований по допустимому току в проводниках позволяет продлить срок нормальной эксплуатации конструкций и электрооборудования, свести к минимуму риск возникновения поломок и аварий.

Видео

Оцените статью:

Расчет сечения провода по току

Очень часто во время капитального ремонта квартиры своими руками присутствует необходимость в замене старой электропроводки, а возможно и проведении электричества в квартиру с нуля. Здесь и возникает множество вопросов, которые волнуют всех домашних умельцев, в частности — провод какого сечения будет самым оптимальным для проведения электричества в квартире. Для расчета сечения провода используют разные способы. В ход идут и таблицы, и формулы, и дедовские рецепты бывалых электриков. Как найти простой, быстрый но эффективный метод расчета сечения провода, который легко запомнить, всегда можно воспроизвести и смоделировать любую ситуацию? Предлагаем для расчета самый, на наш взгляд, научный метод — расчет сечения провода по току

, а именно, через плотность тока. Суть метода в том, что мы рассчитываем диаметр нашего кабеля так, чтобы электронам не было тесно в проводнике, от толкучки они не разогревали провод, так как слишком горячий он расплавит изоляцию и появится опасность возникновения пожара. Вот и будем учитывать при проектировании эту самую тесноту или по научному — плотность тока.

Почему не всегда таблицы предлагаемые разными изданиями и производителями верны?

Как правило данные таблицы предусматривают разные условия эксплуатации. То есть разный способ прокладки проводов, скрытый или наружный, и самое главное, разные эксплуатационные токи, которые производитель принимает за норму. Например, один производитель указывает максимально допустимые токи с перегрузкой в 140-200%, а другой не более 120%. А точно величину, о которой думал производитель мы никогда и не узнаем.

Итак, в нашем методе расчета сечения провода надо знать плотность тока в проводнике. Чтобы не запутаться, мы должны запомнить только одну цифру: плотность тока в медном проводнике — 6-10 ампер на квадратный миллиметр. Специально не использую сокращения, чтобы не было языкового барьера. Сегодня приходит эра медных проводов и поэтому запомнить нужно только информацию о медных проводниках электрического тока. Кстати сказать, для алюминия плотность тока составляет 4-6 ампер на квадратный миллиметр.

От 6 до 10 А на квадратный миллиметр. Откуда это взялось? В основном из практики. Также мы знаем из курса физики: каждый проводник имеет свои величины сопротивлений электрическому току и прочие свойства.

Кроме того, существуют знаменитые правила устройства электроустановок — ПУЭ, где также используется методика расчета сечения проводов с учетом плотности тока, времени и температуры эксплуатации. ПУЭ предусматривают поправочные коэффициенты, при изменении температуры, которые как раз колеблятся до 40%. Имеющуюся «вилку» от 6 до 10А стоит понимать следующим образом. Длительная эксплуатация при токе 6А на квадратный миллиметр — это нормально и с значительным запасом, а 10А — максимально допустимый ток, или годится только для кратковременной эксплуатации.

Расчет сечения провода по току на конкретном примере

Зная заветную плотность тока мы легко сможем вычислить выдержит наш провод ту или иную нагрузку. Провод сечением 1 кв.мм выдержит ток в 10А, значит провод толщиной в 2 мм — уже 20А. Для ориентировочного расчета можно воспользоваться всем известным законом Ома для участка электрической цепи, где мощность равна произведению тока и напряжения. Если наша сеть работает под напряжением 220 В, то ток в 20А обеспечит нормальное электроснабжение для потребителя в 4,5 кВт.

Причем при такой нагрузке провод вообще не делжен нагреваться. Это его нормальный режим с запасом безаварийной работы равной скорости старения диэлектрика, что как говорится, на наш век хватит.

В эту нехитрую математику начинает вписываться дедовский способ определения сечения проводов: использовать медный кабель сечением 1-1,5 кв. мм на освещение и 1,5-2,5 кв. мм — для разводки розеток. В комнате не бывает люстр потребляющих более 3,3 кВт, что соответствует току 15А. А основные потребители в обычной квартире не потребляют более 5,5 кВт, что также находится в разумных пределах, даже с двойным запасом на увеличение потребления в будущем.

Попробуем зайти с другой стороны: начнем плясать от печки, то есть от нагрузки. Самый среднестатистический компьютер потребляет около 600 Вт, есть тенденция к уменьшению энергопотребления, но мы рассмотрим задачу с запасом. Значит ток составит 600Вт/220В = 2,7А Получается что компьютер можно питать даже от китайского (в самом плохом смысле) удлинителя с сечением провода в треть или четверть квадратного миллиметра, что чаще всего и происходит.

Также для примера произведем расчет сечения провода по току для электрического чайника. В среднем такой прибор встречается мощностью около 2 кВт и съедает соответственно около 10А! Радует только то, что такой аппетит кратковременный, иначе можно разориться на оплате за электричество. Значит провод для чайника должен быть сечением около одного квадратного миллиметра.

Еще один подход — согласование сечения провода под розетку. Если на ней написано — 6А, значит, используя расчет сечения провода по току, провод более 1 кв.мм для нее уже роскошь. Если гордо красуется надпись 16А, то извольте позаботиться о медном кабеле, сечением минимум в 1,5 кв. мм. Не забудьте также и о том какие вилки и с какими нагрузками совать в такие розетки.

Метод расчета сечения провода по плотности тока дает осечку только в том случае, если материал, из которого изготовлен провод, как бы по мягче сказать,.. не совсем медный. Но тут напрашивается только один выход — покупать провод только там, где есть хоть какие-то атрибуты приличного торгового заведения.

В нашей стране, как ни странно, с подделками кабельной продукции практически не зафиксировано прецедентов. Хоть где-то у нас все на высшем уровне. Большинство практикующих электриков не советуют засматриваться на импортный провод, так как китайцы чаще всего подделывают именно европейские бренды. Поскольку кабельная продукция стоит далеко не дешево, то нужно держать ухо востро.

Допустимый ток — РадиоСхема

Максимально допустимый ток медных монтажных проводов.

Площадь сечения		AWG	Максимальный ток, A
мм²	дюйм²
0.05	0.0000775	30	0.7
0.07	0.0001085	29	1
0.1	0.000155	27	1.3
0.2	0.00031	24	2. 5
0.325	0.0005	22	3.8
0.41	0.000636	21	4.1
0.52	0.000806	20	5.2
0.823	0.001276	18	8.2
1	0.00155	17	10
1.65	0.002558	15	15.5
2	0.0031	14	17
2.62	0.004061	13	21
4.17	0.006464	11	26
6.63	0.01028	9	33
10.54	0.01634	7	54

Питающие сети с переменным напряжением.(медь)

Сечение токопроводящей жилы, мм²	220В (одна фаза)		380В (три фазы)
	Ток, А	Мощность, кВт	Ток, А	Мощность, кВт
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	10.1	40	26.4
10	70	15.4	50	33
16	85	18.7	75	49.5
25	115	25.3	90	59.4
35	135	29.7	115	75.9
50	175	38.5	145	95.7
70	215	47.3	180	118.8
95	260	57.2	220	145.2
120	300	66	260	171.6

Для кабеля с

алюминиевыми жилами.

Сечение токопроводящей жилы, мм²	220В (одна фаза)		380В (три фазы)
	Ток, А	Мощность, кВт	Ток, А	Мощность, кВт
2. 5	20	4.4	19	12.5
4	28	6.1	23	15.1
6	36	7.9	30	19.8
10	50	11	39	25.7
16	60	13.2	55	36.3
25	85	18.7	70	46.2
35	100	22	85	56.1
50	135	29.7	110	72.6
70	165	36.3	140	92.4
95	200	44	170	112.2
120	230	50.6	200	132

Сечение кабеля и максимальный ток

Когда электрический ток протекает по кабелю, часть энергии теряется. Она уходит на нагрев проводников из-за их сопротивления, с уменьшением которого возрастает величина передаваемой мощности и допустимый ток для медных проводов. Наиболее приемлемым проводником на практике является медь, которая имеет небольшое электрическое сопротивление, устраивает потребителей по стоимости и выпускается в широком ассортименте.

Следующим металлом с хорошей проводимостью является алюминий. Он дешевле меди, но более ломкий и деформируется в местах соединений. Прежде внутридомовые отечественные сети были проложены алюминиевыми проводами. Их прятали под штукатурку и надолго забывали об электропроводке. Электроэнергия преимущественно уходила на освещение, и провода легко выдерживали нагрузку.

С развитием техники появилось множество электроприборов, которые стали незаменимы в быту и потребовали большего количества электричества. Потребляемая мощность возросла и проводка перестала с ней справляться. Теперь стало немыслимо делать электроснабжение квартиры или дома без расчета электропроводки по мощности. Провода и кабели выбираются так, чтобы не было лишних затрат, а они полностью справлялись со всеми нагрузками в доме.

Причина нагрева электропроводки

Проходящий электрический ток вызывает нагрев проводника. При повышенной температуре металл быстро окисляется, а изоляция начинает плавиться при температуре от 65 0 С. Чем чаще она нагревается, тем быстрее выходит из строя. По этой причине провода выбирают по допустимому току, при котором не происходит их перегрев.

Площадь сечения проводки

По форме провод выполняется в виде круга, квадрата, прямоугольника или треугольника. У квартирной проводки сечение преимущественно круглое. Шина медная устанавливается обычно в распределительном шкафу и бывает прямоугольной или квадратной.

Площади поперечных сечений жил определяются по основным размерам, замеряемым штангенциркулем:

• круг — S = πd 2 / 4;
• квадрат — S = a 2 ;
• прямоугольник — S = a * b;
• треугольник — πr 2 / 3.

В расчетах приняты следующие обозначения:

• r — радиус;
• d — диаметр;
• b, a — ширина и длина сечения;
• π = 3,14.

Расчет мощности в проводке

Мощность, выделяющаяся в жилах кабеля при его эксплуатации, определяется по формуле: P = I_n 2 Rn,

где I_n — нагрузочный ток, А; R — сопротивление, Ом; n — количество проводников.

Формула подходит при расчете одной нагрузки. Если к кабелю их подключено несколько, количество тепла рассчитывается отдельно для каждого потребителя энергии, а затем результаты суммируются.

Допустимый ток для медных многожильных проводов также рассчитывается через поперечное сечение. Для этого необходимо распушить конец, замерить диаметр одной из проволочек, посчитать площадь и умножить на их количество в проводе.

Сечение проводов для разных условий эксплуатации

Сечения проводов удобно измерять в квадратных миллиметрах. Если грубо оценивать допустимый ток, мм2 медного провода пропускает через себя 10 А, при этом не перегреваясь.

В кабеле соседние провода греют друг друга, поэтому для него надо выбирать толщину жилы по таблицам или с поправкой. Кроме того, размеры берут с небольшим запасом в сторону увеличения, а после выбирают из стандартного ряда.

Проводка может быть открытой и скрытой. В первом варианте она прокладывается снаружи по поверхностям, в трубах или в кабель-каналах. Скрытая проходит под штукатуркой, в каналах или трубах внутри конструкций. Здесь условия работы более жесткие, поскольку в закрытых пространствах без доступа воздуха кабель нагревается сильней.

Для разных условий эксплуатации вводятся коэффициенты поправки, на которые следует умножать расчетный длительно допустимый ток в зависимости от следующих факторов:

• одножильный кабель в трубе длиной более 10 м: I = I_n х 0,94;
• три одножильных кабеля в одной трубе: I = I_n х 0,9;
• прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = I_n х 1,3;
• четырехжильный кабель равного сечения: I = I_n х 0,93.

Пример

При нагрузке в 5 кВт и напряжении 220 В сила тока через медный провод составит 5 х 1000 / 220 = 22,7 А. Его сечение составит 22,7 / 10 = 2,27 мм 2 . Этот размер обеспечит допустимый ток для медных проводов по нагреву. Поэтому здесь следует взять небольшой запас 15 %. В результате сечение составит S = 2,27 + 2,27 х 15 / 100 = 2,61 мм 2 . Теперь к этому размеру следует подобрать стандартное сечение провода, которое составит 3 мм.

Рассеивание тепла при работе кабеля

Проводник не может разогреваться от проходящего тока бесконечно долго. Одновременно он отдает тепло окружающей среде, количество которого зависит от разности температуры между ними. В определенный момент наступает равновесное состояние и температура проводника устанавливается постоянной.

Важно! При правильно подобранной проводке потери на нагрев снижаются. Следует помнить, что за нерациональный расход электроэнергии (когда провода перегреваются) также приходится платить. С одной стороны плата взимается за лишний расход по счетчику, а с другой — за замену кабеля.

Выбор сечения провода

Для типовой квартиры электрики особенно не задумываются о том, какие сечения проводки выбрать. В большинстве случаев используют такие:

• вводной кабель — 4-6 мм 2 ;
• розетки — 2,5 мм 2 ;
• основное освещение — 1,5 мм 2 .

Подобная система вполне справляется с нагрузками, если нет мощных электроприборов, к которым порой надо вести отдельное питание.

Отлично подходит для того, найти допустимый ток медного провода, таблица из справочника. В ней также приведены данные расчета при использовании алюминия.

Основой для выбора проводки является мощность потребителей. Если суммарная мощность в линиях от главного ввода P = 7,4 кВт при U = 220 В, допустимый ток для медных проводов составит по таблице 34 А, а сечение — 6 мм 2 (закрытая прокладка).

Кратковременные режимы работы

Максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов при режимах работы с длительностью циклов до 10 мин и рабочими периодами между ними не более 4 мин приводится к длительному режиму работы, если сечение не превышает 6 мм 2 . При сечении выше 6 мм 2 : I_доп = I_n∙0,875/√Т_{п. в.},

где Т_п.в — отношение длительности рабочего периода к продолжительности цикла.

Отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях определяется техническими характеристиками применяемых защитных автоматов. Ниже приведена схема небольшого щита управления квартиры. Питание от счетчика поступает на вводной автомат DP MCB мощностью 63 А, который защищает проводку до автоматов отдельных линий мощностью 10 А, 16 А и 20 А.

Важно! Пороги срабатывания автоматов должны быть меньше максимально допустимого тока проводки и выше нагрузочного тока. В таком случае каждая линия будет надежно защищена.

Как правильно выбрать вводной провод в квартиру?

Величина номинального тока на кабеле ввода в квартиру зависит от того, сколько подключено потребителей. В таблице приведены необходимые приборы и их мощность.

Электроприбор	Номинальная мощность, кВт
Телевизор	0,18
Бойлер	2-6
Холодильник	0,2-0,3
Духовой шкаф	2-5
Пылесос	0,65-1
Электрочайник	1,2-2
Утюг	1,7-2,3
Микроволновка	0,8-2
Компьютер	0,3-1
Стиральная машина	2,5-3,5
Система освещения	0,5
Всего	12,03-23,78

Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:

I = P∙K_и/(U∙cos φ), где K_и = 0,75 — коэффициент одновременности.

Для большинства электроприборов, являющихся активной нагрузкой, коэффициент мощности cos φ = 1. У люминесцентных ламп, электродвигателей пылесоса, стиральной машины и др. он меньше 1 и его необходимо учитывать.

Длительно допустимый ток для приборов, приведенных в таблице, составит I = 41 — 81 А. Величина получается довольно внушительной. Всегда следует хорошенько подумать, когда приобретаешь новый электроприбор, потянет ли его квартирная сеть. По таблице для открытой проводки сечение входного провода составит 4-10 мм 2 . Здесь еще надо учитывать, как квартирная нагрузка повлияет на общедомовую. Возможно, что ЖЭК не позволит подключить столько электроприборов к стояку подъезда, где через распределительные шкафы под каждую фазу и нейтраль проходит шина (медная или алюминиевая). Их просто не потянет электросчетчик, который обычно устанавливается в щите на лестничной площадке. Кроме того, плата за перерасход нормы электроэнергии вырастет до внушительных размеров из-за повышающих коэффициентов.

Если проводку делать для частного дома, то здесь надо учитывать мощность отводящего провода от главной сети. Обычно используемого алюминиевого провода СИП-4 сечением 12 мм 2 может и не хватить для большой нагрузки.

Выбор проводки для отдельных групп потребителей

После того как выбран кабель для подключения к сети и для него подобран защищающий от перегрузок и коротких замыканий автомат ввода, необходимо подобрать провода для каждой группы потребителей.

Нагрузка разделяется на осветительную и силовую. Самым мощным потребителем в доме является кухня, где устанавливаются электроплита, стиральная и посудомоечная машины, холодильник, микроволновка и другие электроприборы.

Для каждой розетки выбираются провода на 2,5 мм 2 . По таблице для скрытой проводки он пропустит 21 А. Схема снабжения обычно радиальная — от распределительной коробки. Поэтому к коробке должны подходить провода на 4 мм 2 . Если розетки соединены шлейфом, следует учитывать, что сечению 2,5 мм 2 соответствует мощность 4,6 кВт. Поэтому суммарная нагрузка на них не должна ее превышать. Здесь есть один недостаток: при выходе из строя одной розетки, остальные также могут оказаться неработоспособными.

На бойлер, электроплиту, кондиционер и другие мощные нагрузки целесообразно подключать отдельный провод с автоматом. В ванную комнату также делается отдельный ввод с автоматом и УЗО.

На освещение идет провод на 1,5 мм 2 . Сейчас многие применяют основное и дополнительное освещение, где может потребоваться большее сечение.

Как рассчитать трехфазную проводку?

На расчет допустимого сечения кабеля влияет тип сети. Если мощность потребления одинакова, допустимые токовые нагрузки на жилы кабеля для трехфазной сети будут меньше, чем для однофазной.

Для питания трехжильного кабеля при U = 380 В применяется формула:

Коэффициент мощности можно найти в характеристиках электроприборов или он равен 1, если нагрузка активная. Максимально допустимый ток для медных проводов, а также алюминиевых при трехфазном напряжении указывается в таблицах.

Заключение

Для предупреждения перегрева проводников при длительной нагрузке следует правильно рассчитать поперечное сечение жил, от которого зависит допустимый ток для медных проводов. Если мощности проводника будет недостаточно, кабель преждевременно выйдет из строя.

Таблици допустимого тока по сечению провода

В следующей таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора зашитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами.

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами.

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.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных.

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки.

В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.

Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях.

— электроснабжение объектов энергетики, проектные, электромонтажные и пусконаладочные работы под ключ

+7 (342) 202-77-09 Заказать звонок

Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей

Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки ( открытой проводки) на сечение провода:

• для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,
• для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо использовать другой.

При выполнении скрытой силовой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8. Следует отметить, что открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности.

Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться нижеприведенными таблицами.

В следующей таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора зашитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.

Максимальная допустимая нагрузка (допустимый ток) для провода и кабеля

В этой таблице приведены допустимые значения допустимой нагрузки (максимальный ток, который может выдерживать кабель), которые можно использовать с проводами в кабелепроводах, кабельных каналах, кабелях или непосредственно под землей при температуре окружающей среды 30 ° C (86 ° F).

Размер провода (AWG)	Темп. Медного проводника. Рейтинг		Алюминиевый проводник Темп. Рейтинг
14 *	20A	25А
12 *	25А	30А	20A	25А
10 *	35A	40A	30А	35A
8	50A	55A	40A	45A
6	65A	75A	50A	60A
4	85A	95A	65A	75A
2	115A	130A	90А	100A
1	130A	150A	100A	115A
1/0	150A	170A	120A	135A
2/0	175A	195A	135A	150A
3/0	200A	225A	155A	175A
4/0	230A	260A	180A	205A

* Национальный электротехнический кодекс определяет, что устройство защиты от перегрузки по току (например,грамм. предохранитель или прерыватель) не должен превышать 30 А для провода 10 AWG, 20 А для провода 12 AWG и 15 А для провода 14 AWG.

Температура окружающей среды выше 86 ° F (30 ° C)?

Если ваша температура окружающей среды выше 86 ° F (30 ° C), умножьте допустимую нагрузку на ток, указанную в таблице выше, на поправочный коэффициент, указанный под номинальной температурой изоляции кабеля ниже:

Диапазон температур		75 ° F Номинальная изоляция Поправочный коэффициент	90 ° F Номинальная изоляция Поправочный коэффициент
87-89 ° F	31-35 ° С	.94	0,96
96-104 ° F	36-40 ° С	0,88	0,91
105-113 ° F	41-45 ° С	0,82	0,87
114-122 ° F	46-50 ° С	0,75	0. 82
123–131 ° F	51-55 ° С	0,67	0,76
132–140 ° F	56-60 ° С	0,58	0,71

Пропускная способность медных проводников по току

Допустимая нагрузка по току определяется как сила тока, которую может выдержать проводник до оплавления проводника или изоляции.Тепло, вызванное электрическим током, протекающим через проводник, будет определять величину тока, которую может выдержать провод. Теоретически, количество тока, которое может пройти через единственный неизолированный медный проводник, можно увеличить до тех пор, пока выделяемое тепло не достигнет температуры плавления меди. Есть много факторов, которые ограничивают количество тока, который может проходить через провод.

Этими основными определяющими факторами являются:

Размер проводника:

Чем больше круговая площадь в мил, тем больше допустимая нагрузка.

Количество выделяемого тепла никогда не должно превышать максимально допустимую температуру изоляции.

Температура окружающей среды:

Чем выше температура окружающей среды, тем меньше тепла требуется для достижения максимальной температуры изоляции.

Номер проводника:

Теплоотдача уменьшается по мере увеличения количества отдельно изолированных проводов, соединенных вместе.

Условия установки:

Ограничение рассеивания тепла путем установки проводов в кабелепроводе, канале, лотках или дорожках качения снижает пропускную способность по току.Это ограничение также можно несколько смягчить, используя соответствующие методы вентиляции, принудительное воздушное охлаждение и т. Д.

Принимая во внимание все задействованные переменные, невозможно разработать простую таблицу номинальных значений тока и использовать ее в качестве последнего слова при проектировании системы, в которой номинальная сила тока может стать критической.

На диаграмме показан ток, необходимый для повышения температуры одиночного изолированного проводника на открытом воздухе (окружающая среда 30 ° C) до пределов различных типов изоляции. В таблице паровых параметров указан коэффициент снижения номинальных характеристик, который необходимо использовать при объединении проводов в жгуты. Эти таблицы следует использовать только в качестве руководства. при попытке установить номинальные токи на проводе и кабеле.

Коэффициенты снижения номинальных характеристик для связанных проводов
Комплект №	Коэффициент снижения мощности (X А)
2-5	0,8
6-15	0,7
16-30	0,5

Ампер

Изоляционные материалы:	Полиэтилен Неопрен Полиуретан Поливинилхлорид (полужесткий)	Полипропилен Полиэтилен (высокой плотности)	Поливинилхлорид ПВХ (облученный) Нейлон	Kynar (135 ° C) Полиэтилен (сшитый) Термопласт Эластомеры	Каптон PTFE FEP PFA Силикон
Медь Темп.	80 ° С	90 ° С	105 ° С	125 ° С	200 ° С
30 AWG	2	3	3	3	4
28 AWG	3	Insulation Materials: Polypropylene, Polyethylene (High Density)»> 4	4	5	6
26 AWG	4	5	5	6	Insulation Materials: Kapton, PTFE, FEP, PFA, Silicone»> 7
24 AWG	6	7	7	8	10
22 AWG	8	9	Insulation Materials: Polyvinylchloride, PVC (Irradiated), Nylon»> 10	11	13
20 AWG	10	12	13	14	17
18 AWG	Insulation Materials: Polyethylene, Neoprene, Polyurethane, Polyvinylchloride (Semi-Rigid)»> 15	17	18	20	24
16 AWG	19	22	24	26	Insulation Materials: Kapton, PTFE, FEP, PFA, Silicone»> 32
14 AWG	27	30	33	40	45
12 AWG	36	40	Insulation Materials: Polyvinylchloride, PVC (Irradiated), Nylon»> 45	50	55
10 AWG	47	55	58	70	75
8 AWG	Insulation Materials: Polyethylene, Neoprene, Polyurethane, Polyvinylchloride (Semi-Rigid)»> 65	70	75	90	100
6 AWG	95	100	105	125	Insulation Materials: Kapton, PTFE, FEP, PFA, Silicone»> 135
4 AWG	125	135	145	170	180
2 AWG	170	180	Insulation Materials: Polyvinylchloride, PVC (Irradiated), Nylon»> 200	225	240

Однопроводник на открытом воздухе, температура окружающей среды 30 ° C.

Максимальный ток кабеля питания переменного тока 220 В

Как такое может быть, что кабельный зажим меньше 1 мм2 может выдерживать нагрузку, превышающую 17 AWG?

Или в моем компьютерном кабеле используется другая система измерения? Или указан только средний пик 16А?

Не может быть.

16A / 250V на вашем фото — это просто номинал вилки, а не весь провод. Проверьте другой конец провода — он может иметь номинал 10 или 20А 🙂

И как я могу рассчитать максимальную нагрузку на кабель по площади кабеля (мм2)?

Вы можете использовать какую-нибудь таблицу. В таблице, которую вы упомянули (размеры AWG и текущие ограничения), есть примечание:

Ток (амплитуда)

Номинальные значения тока, указанные в таблице, предназначены для передачи энергии и были определены с использованием правила 1 ампер на 700 круговых милов, что является очень консервативным значением.
Для справки, Национальный электрический кодекс (NEC) отмечает следующую допустимую нагрузку для медного провода при 30 градусах Цельсия:
14 AWG — максимум 20 А на открытом воздухе, максимум 15 А в составе трехжильного кабеля;
12 AWG — максимум 25 А на открытом воздухе, максимум 20 А в составе трехжильного кабеля;
10 AWG — максимум 40 ампер на открытом воздухе, максимум 30 ампер в составе трехжильного кабеля.

http://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gauge

Или таблица размеров и ограничений по току AWG неверна?

Это много таблиц, максимальные токи рассчитываются по разным правилам. Во многих странах мира существуют стандарты NEC, стандарты IEC, стандарты производителей кабелей, некоторые местные правила. Я думаю, что IEC — неплохая идея для справки, но вы можете использовать любую другую надежную организацию или компанию.

Вот калькулятор проводов, основанный на стандартах « IEC 60364-5-52: Электрические установки низкого напряжения (2009) » (низкое напряжение <1 кВ в номенклатуре IEC).

Общий вопрос — достаточно ли установленного кабеля сечением 1 мм2 для этой нагрузки?

Для 8 блоков питания камеры (всего не более 50Вт) и телевизора 190Вт — этого более чем достаточно. Эти блоки питания камеры рассчитаны на 3 А / 220 В, но пиковый ток составляет 3 А.

---

Дополнительное примечание:

Если у вас есть много преобразователей напряжения, подключенных к одному ИБП, их одновременное включение может вызвать очень высокий импульсный ток и у вашего ИБП могут возникнуть проблемы с запуском.

Может быть, для 8 маленьких блоков питания камеры и 1 большого телевизора это не имеет значения, но вы должны знать.

3А на блоке питания камеры — это импульсный ток для зарядки входного конденсатора преобразователя.

Сопротивление провода — Обмен электротехнического стека

Иногда сопротивление провода незначительно. В других случаях сопротивление провода может стать значительным. Сначала я покажу сопротивление провода и то, как его можно игнорировать в большинстве случаев, а затем покажу примеры, когда его влияние является значительным, и, наконец, несколько приложений.{−8} \ Omega \ cdot \ text {m} \ $ при 20 ° C. Формула дает \ $ R \ приблизительно 0,0164 \ Omega \ $.

Пример : Какое сопротивление 5 см медного провода AWG-24 (диаметр 0,511 мм)?

Ответ: \ $ R \ приблизительно 0,004 \ Omega \ $.

• Замечание 1: Как видим, сопротивление провода тем ниже, чем больше толщина провода. В частности, когда диаметр цилиндрической проволоки увеличивается вдвое, ее сопротивление уменьшается до одной четвертой от исходного. Таким образом, калибр проволоки — это не только показатель ее формы.Это действительно показатель его электрических свойств, когда указаны его материал (почти всегда медь) и длина.

• Примечание 2: Количественный расчет сопротивления проводов не всегда выполняется. Иногда используются практические правила. Часто вопрос заключается только в том, «достаточно ли толстый провод», а не «сколько сопротивления / падения напряжения / повышения температуры у этого провода». С другой стороны, первый шаг — провести количественный анализ провода, зная его калибр. Не говоря уже о том, что провода продаются по калибру, поэтому люди чаще говорят о «толщине провода» (или «ширине дорожки» в конструкции печатной платы), чем о сопротивлении провода.

На печатной плате сопротивление дорожек можно рассчитать аналогичным образом, исходя из толщины меди и длины дорожки. Единственное отличие: провода цилиндрические, а следы прямоугольные.

Пример : Каково сопротивление дорожки размером 10 мил и 10 см на печатной плате весом в 1 унцию?

Ответ: 1 мил составляет тысячную долю дюйма (0,0254 мм). «Печатная плата на 1 унцию» — это печатная плата с 1 унцией меди на квадратный фут, или толщиной 1 унцию.2} = 0,19 \ Omega \

$

Когда сопротивление можно игнорировать

В большинстве случаев сопротивление провода слишком низкое, если сравнивать его с сопротивлением других компонентов и нагрузок, поэтому его можно пренебречь, и часто его можно игнорировать. Более того, \ $ V = IR \ $, чем ниже ток, который должна принимать нагрузка, тем выше ее эквивалентное сопротивление, поэтому вы также игнорируете сопротивление провода, если ток, подаваемый проводом, низкий, потому что это эквивалентно подключению небольшого резистор (провод) к большому резистору (устройству, принимающему ток) — почти никакого эффекта.

Например, подключите два резистора 1000 Ом с помощью медного провода AWG-30 длиной 5 см (тонкий провод диаметром 0,255 мм). Если мы измеряем фактическое сопротивление между двумя резисторами с помощью идеального омметра с идеальными пробниками, что бы это было?

Чтобы рассчитать его влияние, использование приведенной выше формулы для сопротивления цилиндрического провода часто является пустой тратой времени, в качестве альтернативы мы можем найти сопротивление провода AWG-30 на единицу длины из инженерной таблицы в Википедии, в ней указано, что сопротивление составляет «338 .6 мОм / м «. Другими словами, дополнительное сопротивление, вносимое проводом, равно \ $ 0,3386 \ Omega \ times 0,05 \ text {m} = 0,01693 \ Omega \ $. В идеале сопротивление должно быть 2000 Ом, но из-за наличие провода, измеренное сопротивление составляет 2000,01693 Ом, оно меньше, чем на 10 частей на миллион выше, почти не обнаруживается.

• Примечание 3: В неточных приложениях обычно используемым типом сквозного резистора является металлический пленочный резистор, допуск 5%, с температурным коэффициентом около 50-100 ppm на каждый 1 ° C повышения температуры — ошибка вносимый малейшим изменением температуры все еще выше, чем у вашего провода в этом примере.

• Примечание 4. Даже для лучшего универсального мультиметра, такого как Fluke 87, максимальное разрешение измерения сопротивления составляет 0,1 Ом, поэтому даже измерение сопротивления провода 0,01693 Ом затруднено.

Другим примером является макетная плата микроконтроллера, для работы которой может потребоваться источник постоянного тока 5 В и ток 50 мА. Если вы используете пять метров AWG-30 для подключения питания (положительный электрод) и заземления (отрицательный электрод), общее сопротивление составит \ $ 0.3386 \ Omega \ times 5 \ text {m} \ times 2 = 3.386 \ Omega \ $. Общее падение напряжения на 5-метровом проводе питания и 5-метровом проводе заземления составляет \ $ 3.386 \ Omega \ times 0,05 \ text {A} = 0,1693 \ text {V} \ $. Фактическое напряжение, подаваемое на плату микроконтроллера, составляет \ $ 5 \ text {V} — 0,1693 \ text {V} = 4,8307 \ text {V} \ $, или 96,6% от исходного напряжения.

• Примечание 5: Обычное отклонение напряжения для цифровой электроники составляет +/- 5%.

Если сам источник питания исправен, падение, вызванное проводом, все еще находится в пределах нормы.Не забывайте, что здесь я использовал экстремальный пример: 10 метров очень длинных и тонких проводов, что не совсем реалистично для большинства экспериментов с электроникой.

Как видите, при использовании проводов для межсоединений вы часто можете игнорировать сопротивление проводов, и, вероятно, вы никогда не увидите упоминания о сопротивлении проводов в схемах. Аналогичная ситуация возникает, когда вы подключаете кабель через розетку, разъем или зажим — вы также добавите дополнительное контактное сопротивление, но обычно оно незначительно.

• Примечание 6. В промышленности допустимое контактное сопротивление, создаваемое соединителем, часто составляет 1 Ом. Для высококачественного разъема иногда указывается контактное сопротивление 0,1 Ом.

Когда следует учитывать сопротивление провода

Но по мере того, как ток, протекающий по проводу, увеличивается до определенной точки, вы больше не можете игнорировать дополнительное сопротивление от провода. {2} R \ $.Это представляет собой потерянную энергию. Если сопротивление проволоки на единицу длины слишком велико, проволока не может достаточно быстро рассеивать тепло. Температура повысится до точки, когда проволока станет слишком горячей и плавится, что создает опасность возгорания.

Распределение низкого напряжения постоянного тока

Типичный пример — питание через порт USB. Номинальное напряжение USB составляет 5 В, обычно с регулировкой +/- 5%. USB 2.0 позволяет устройству с низким энергопотреблением потреблять 100 мА, тогда как устройство с высоким уровнем мощности может получать ток 500 мА.Если использовать USB в качестве источника питания для зарядного устройства, требования по току еще выше, обычно 2000 мА.

Допустим, у нас есть 1-метровый USB-кабель сомнительного качества, в котором используются два провода AWG-28 (диаметром 0,361 мм) для питания и заземления. Его сопротивление составляет 0,42 Ом, при пропускании тока 500 мА мы теряем 0,21 В из-за кабеля. Чтобы усложнить ситуацию, поскольку мощность USB регулируется на +/- 5%, самое низкое допустимое напряжение фактически составляет 4,75 В, полученное напряжение на другом конце кабеля может быть всего 4.54 В — погрешность уже намного больше 5%.

Чтобы решить эту проблему, в стандарте USB 2.0 предусмотрен дополнительный бюджет падения напряжения для кабелей.

• Максимальное падение напряжения (для съемных кабелей) между вилкой серии A и вилкой серии B на VBUS составляет 125 мВ (VBUSD).

• Максимальное падение напряжения для всех кабелей между входом и выходом на GND составляет 125 мВ (VGNDD).

• Функции рисования более одной единичной нагрузки должны работать с 4.Минимальное входное напряжение 75 В на соединительном конце их входных кабелей.

— Версия 2.0 спецификации универсальной последовательной шины

Другими словами, для любого совместимого со стандартом устройства USB 2.0 высокой мощности производитель этого устройства USB должен либо поставлять продукт с лучшим кабелем с меньшим падением напряжения, либо должен спроектировать устройство для работы при напряжении до 4,5 В. любыми необходимыми средствами.

В данном случае наш аппарат заработал.Через несколько дней кто-нибудь найдет этот USB-кабель и подключит его к настенному USB-адаптеру, чтобы зарядить смартфон до 2000 мА. Теперь падение напряжения на кабеле составит 0,84 В, при этом для смартфона доступно максимум 4,16 В. Кабель либо вообще не работает, либо заряжает смартфон крайне медленно.

• Замечание 7: На практике некоторые зарядные устройства USB намеренно регулируют USB до 5,25 В, чтобы допустить большее падение напряжения на кабелях, даже если это строго нарушает стандарт USB.

Дистанционное зондирование

Отвод кабеля также является проблемой в конструкции регулятора напряжения. В то время как легко использовать регулируемую микросхему регулятора, чтобы сделать источник питания и отрегулировать его до +/- 2% или даже ниже. К сожалению, как и в предыдущем примере USB, ваше регулирование происходит только на выходном контакте регулятора, а не на нагрузке.

_{Источник: дистанционное зондирование важно для вашего источника питания, компания Keysight, добросовестное использование.}

Дополнительное сопротивление провода ухудшает точность регулятора напряжения, особенно когда нагрузка находится далеко от него или когда ток большой.Как правило, следует проявлять особую осторожность при прокладке выходных дорожек для регулятора: делайте их как можно короче на печатной плате.

Но эту ошибку нельзя полностью устранить, особенно когда разработчик не может контролировать, есть ли между ними длинный кабель. Когда критически важно точно регулировать напряжение на нагрузке, для решения проблемы можно использовать метод, называемый «дистанционное зондирование». Основная идея — добавить два дополнительных провода для «контроля» «реального» напряжения на другой стороне.Если регулятор видит напряжение ниже ожидаемого, он еще больше увеличит свое напряжение, чтобы преодолеть падение.

_{Источник: дистанционное зондирование важно для вашего источника питания, компания Keysight, добросовестное использование.}

Провода дистанционного зондирования на + s и -s могут иметь такое же сопротивление, что и провода питания (той же толщины), но на них не влияет падение напряжения. Это правда, даже если они имеют гораздо большее сопротивление (тонкие провода).

Один из способов подумать об этом — это принять во внимание тот факт, что через силовые провода проходит большой ток, производящий \ $ 10 А \ раз 0.015 \ times 2 = 0,3 В \ $ падение, но чувствительные провода здесь только для передачи слабого сигнала — по чувствительному проводу проходит небольшой ток, поэтому он почти не вызывает падения напряжения на кабеле.

Другой способ — считать, что входное сопротивление эквивалентно плюсам и минусам чувствительного входа. В идеале его входное сопротивление должно быть бесконечным (т.е. ток не поступает, идеальный вольтметр, как будто ничего не подключено). На практике сопротивление в 1 мегаом (1 МОм, 1 миллион Ом) является реалистичным ожиданием.Таким образом, эквивалентная схема представляет собой небольшой резистор (провода), соединенный последовательно с большим резистором (вход датчика регулятора).

Например, на этой схеме, хотя чувствительные провода имеют общее сопротивление 200 Ом, но входное сопротивление чувствительного элемента составляет 1 МОм, что на много порядков выше. Напряжение на входе датчика составляет

.

$$ V_ \ text {sensed} = 5 \ text {V} \ times \ frac {1,000,000} {1,000,000 + 200} $$

Падение напряжения есть, но оно всего 0.02%, между тем 99,98% напряжения с удаленной стороны измеряется входным сигналом регулятора.

Измерение сопротивления для четырехпроводной сети

Иногда необходимо измерить сопротивление очень маленького резистора (менее 1 Ом) с помощью омметра. Сопротивление проводов, соединяющих измерительные щупы и омметр, становится значительным. Одним из решений является короткое замыкание измерительных щупов перед выполнением измерения — обнуление ошибки. Но это требует дополнительного шага, а также вносит дополнительный источник возможной ошибки: давление, приложенное между датчиками, может повлиять на сопротивление, используемое для калибровки.

Распространенным методом решения проблемы является четырехпроводное измерение сопротивления или измерение Кельвина.

Мы можем рассматривать выходные контакты омметра как источник тока, а вольтметр — как источник тока поддерживает свое выходное напряжение на любом значении, необходимом для определенного тока. Затем вольтметром измеряется выходное напряжение источника тока. Как ток, так и напряжение известны, поэтому определяется сопротивление.

Из-за того, что мы измеряем напряжение непосредственно на выходных клеммах измерителя, он не может отличить сопротивление от тестируемого резистора и сопротивление от тестовых щупов.

Добавление двух дополнительных проводов решает проблему, теперь мы можем измерять напряжение на дальнем конце тестируемого резистора, а не на выходе нашего омметра на ближнем конце. Независимо от проводов зонда, мы можем провести точное измерение. Это похоже на конструкцию дистанционного зондирования в регуляторах напряжения.

Меры безопасности

Это основное соображение, определяющее размер проводов при установке электроснабжения в домах. Когда через резистор проходит ток, возникает не только падение напряжения, но и нагрев резистора.{2} R \ $ не превышает максимального предела, иначе резистор перегреется.

Если это проволока, она может стать опасно горячей и оплавиться, что может привести к пожару. Чтобы узнать максимально допустимый ток, пропускаемый по проводу, сначала рассчитывается рассеиваемая мощность в проводе, затем определяется поток тепла — какова температура окружающей среды, разные материалы имеют разную теплопроводность и т. Д. Наконец, определяют максимальную рабочую температуру и используют ее для расчета максимально допустимого тока, и, наконец, включают коэффициент безопасности.

Фактический расчет довольно сложен, и он также должен соответствовать Электрооборудованию с одобрения регулирующих органов. Вместо того, чтобы рассчитывать это с нуля, используется инженерная таблица. Опять же, таблица в Википедии является справочной.

Например, при температуре окружающей среды 20 ° C одиночный неограниченный провод AWG-30 в шасси устройства не может выдерживать ток более 0,52 А, чтобы поддерживать его рабочую температуру ниже 60 ° C.

• Примечание 8: Если вы разрабатываете продукт, вы должны использовать надежное руководство с инженерными таблицами, рассчитанными в соответствии со стандартами вашего местного регулирующего органа.

Токовую нагрузочную способность дорожек на печатной плате можно найти, обратившись к технической таблице или программе расчета.

Применение: Резистор с проволочной обмоткой

Сопротивление провода — не всегда неприятность, у него есть полезные применения. Резистор с проволочной обмоткой — это тип резистора, который изготавливается путем наматывания на сердечник металлической проволоки, обычно из нихрома из-за удельного сопротивления.

_{Источник: Резистор с проволочной обмоткой, ResistorGuide, добросовестное использование.}

Имеет ряд преимуществ.

1. Изготовить высокоточные резисторы несложно, так как их сопротивление пропорционально длине провода.

2. Из проволоки большого диаметра легко сделать резисторы большой мощности.

Следует отметить, что резистор с проволочной обмоткой имеет ту же форму, что и индуктор, поэтому он имеет самую высокую индуктивность среди всех типов резисторов. Его следует использовать только в цепи постоянного тока и, возможно, в цепи звуковой частоты, но она не подходит для каких-либо цепей переменного тока с более высокой частотой.

Применение: Шунтирующий резистор

Иногда помогает падение напряжения из-за сопротивления провода. Самый простой способ измерения тока — это последовательно подключить маломощный шунтирующий резистор и измерить падение напряжения на нем, поскольку \ $ I = \ frac {V} {R} \ $.

Использование резистора большого номинала предотвращает подачу достаточного тока в тестируемую цепь, желательно сделать сопротивление шунта как можно более низким. По-прежнему будет падение напряжения, которое в мультиметре называется напряжением нагрузки , но достаточно низким, чтобы быть приемлемым.

Если вы откроете мультиметр, вы найдете шунтирующий резистор, похожий на этот рисунок. Как видите, это просто прославленный кусок проволоки.

_{Источник: Открытый резистор — датчик тока металлического элемента, TT Electronics, добросовестное использование.}

Если высокая точность не требуется, вы можете сделать свободный шунтирующий резистор, нарисовав дорожку на печатной плате — сама проволока (дорожка) является вашим шунтирующим резистором.

_{Источник: низкоомный шунтирующий резистор непосредственно на медном слое печатной платы, добросовестное использование}

FAQ: Расчет допустимой нагрузки по току

Допустимая нагрузка по току изолированного проводника или кабеля — это максимальный ток, который он может непрерывно выдерживать без превышения допустимого температурного режима.Это также известно как емкость.

Во время эксплуатации кабели испытывают электрические потери, которые проявляются в виде тепла в проводнике, изоляции и любых других металлических компонентах конструкции. Номинальный ток будет зависеть от того, как это тепло отводится через поверхность кабеля в окружающие области. Температурный рейтинг кабеля является определяющим фактором допустимой нагрузки на кабель. Максимальный температурный режим кабеля в основном определяется изоляционным материалом.

Выбирая температуру окружающей среды в качестве основы для окружающей среды, можно получить допустимый рост температуры, исходя из которого можно рассчитать максимальный номинал кабеля для конкретной среды. Если известны значения удельного теплового сопротивления слоев материалов в конструкции кабеля, можно рассчитать номинальные токи.

Формула для расчета допустимой нагрузки по току:

I = допустимый номинальный ток

∆Φ = Повышение температуры проводника в (K)

R = Сопротивление переменному току на единицу длины проводника при максимальной рабочей температуре (Ом / м)

Wd = диэлектрические потери на единицу длины изоляции вокруг проводника (Вт / м)

T1 = Тепловое сопротивление на единицу длины между одним проводником и оболочкой (K м / Вт)

T2 = тепловое сопротивление на единицу длины подстилки между оболочкой и броней (K м / Вт)

T3 = тепловое сопротивление на единицу длины внешней оболочки кабеля (K м / Вт)

T4 = тепловое сопротивление на единицу длины между поверхностью кабеля и окружающей средой (K м / Вт)

n = количество несущих проводов в кабеле (проводников одинакового сечения и несущих одинаковую нагрузку)

λ1 = Отношение потерь в металлической оболочке к общим потерям во всех проводниках этого кабеля

λ2 = отношение потерь в броне к общим потерям во всех проводниках этого кабеля.

Выбор размера провода

— бортовая электросистема

Проволока производится в размерах в соответствии со стандартом, известным как американский калибр проволоки (AWG). Как показано на Рисунке 1, диаметры проволоки становятся меньше по мере увеличения номера калибра. Типичные размеры проводов варьируются от числа 40 до числа 0000.

Рис. 1. Американский калибр для стандартной отожженной сплошной медной проволоки

Номера калибра полезны для сравнения диаметров проводов, но не все типы проводов или кабелей можно точно измерить калибром.Провода большего размера обычно скручиваются для увеличения их гибкости. В таких случаях общая площадь может быть определена путем умножения площади одной жилы (обычно вычисляется в круглых милах, если известен диаметр или калибр) на количество жил в проводе или кабеле.

При выборе размера провода для передачи и распределения электроэнергии необходимо учитывать несколько факторов.

1. Провода должны иметь механическую прочность, достаточную для условий эксплуатации.
2. Допустимые потери мощности (потери I2 R) в линии представляют собой электрическую энергию, преобразованную в тепло. Использование больших проводов снижает сопротивление и, следовательно, потери I2 R. Однако большие проводники дороже, тяжелее и требуют более прочной опоры.
3. Если источник поддерживает постоянное напряжение на входе в линии, любое изменение нагрузки в линии вызывает изменение линейного тока и, как следствие, изменение ИК-падения в линии. Большой разброс падения IR в линии приводит к плохой стабилизации напряжения на нагрузке.Очевидное средство — уменьшить ток или сопротивление. Уменьшение тока нагрузки снижает количество передаваемой мощности, тогда как уменьшение сопротивления линии увеличивает размер и вес требуемых проводов. Обычно достигается компромисс, при котором изменение напряжения на нагрузке находится в допустимых пределах, а вес линейных проводов не является чрезмерным.
4. Когда ток проходит через проводник, выделяется тепло. Температура провода повышается до тех пор, пока тепло, излучаемое или рассеиваемое другим способом, не сравняется с теплом, выделяемым при прохождении тока через линию.Если проводник изолирован, тепло, выделяемое в проводнике, не так легко отводится, как если бы проводник не был изолирован. Таким образом, чтобы защитить изоляцию от чрезмерного нагрева, ток в проводнике должен поддерживаться ниже определенного значения. Когда электрические проводники устанавливаются в местах с относительно высокой температурой окружающей среды, тепло, выделяемое внешними источниками, составляет значительную часть общего нагрева проводника. Необходимо учитывать влияние внешнего нагрева на допустимый ток проводника, и в каждом случае есть свои специфические ограничения.Максимально допустимая рабочая температура изолированных проводов зависит от типа используемой изоляции проводов.

Если желательно использовать провода сечением менее 20, особое внимание следует уделить механической прочности и способам установки этих проводов (например, вибрации, изгибу и заделке). Провода, содержащие менее 19 жил, использовать нельзя. Следует рассмотреть возможность использования проводов из высокопрочных сплавов в проводах малого сечения для повышения механической прочности.Как правило, провода размером меньше №20 должны быть снабжены дополнительными зажимами и сгруппированы как минимум с тремя другими проводами. Они также должны иметь дополнительную опору на концах, например, втулки соединителя, зажимы для разгрузки от натяжения, усадочные муфты или телескопические втулки. Их не следует использовать в приложениях, где они подвергаются чрезмерной вибрации, повторяющимся изгибам или частым отсоединениям от резьбовых соединений. [Рисунок 2]

Рисунок 2.Схема проводников, непрерывный (вверху) и прерывистый (внизу) поток

Текущая пропускная способность

В некоторых случаях провод может пропускать больший ток, чем рекомендуется для контактов соответствующего разъема. В этом случае именно номинал контакта определяет максимальный ток, который должен переноситься по проводу. Может потребоваться использование проводов большего сечения, чтобы они соответствовали диапазону обжима контактов разъема, которые рассчитаны на пропускаемый ток.На рис. 3 показано семейство кривых, с помощью которых можно определить коэффициент снижения характеристик пучка.

Рисунок 3. Одинарный медный провод на открытом воздухе

Максимальная рабочая температура

Ток, вызывающий установившееся температурное состояние, равный номинальной температуре провода, не должен превышаться. Номинальная температура провода может зависеть от способности проводника или изоляции выдерживать непрерывную работу без ухудшения характеристик.

1. Одиночный провод на открытом воздухе

Определение допустимой токовой нагрузки системы электропроводки начинается с определения максимального тока, который может выдержать провод заданного размера без превышения допустимой разницы температур (номинал провода минус температура окружающей среды). Кривые основаны на одиночном медном проводе на открытом воздухе. [Рисунок 3]

2. Провода в жгуте

Когда провода объединены в жгуты, ток, полученный для одного провода, должен быть уменьшен, как показано на рисунке 4.Величина снижения номинальных значений тока зависит от количества проводов в пучке и процента от общей емкости пучка проводов, которая используется.

Рис. 4. Кривая снижения характеристик пакета

3. Ремни на высоте

Поскольку потеря тепла из пучка уменьшается с увеличением высоты, величина тока должна быть уменьшена. На рисунке 5 представлена ​​кривая, с помощью которой можно получить коэффициент снижения номинальных характеристик по высоте.

Рис. 5. Кривая снижения номинальных характеристик на высоте

4. Алюминиевый проводник

Когда используется алюминиевый провод, размеры должны выбираться на основе номинальных значений тока, показанных на рисунке 6. Использование размеров меньше, чем # 8, не рекомендуется. Алюминиевый провод не следует прикреплять к установленным на двигателе аксессуарам или использовать в зонах с агрессивными парами, сильной вибрацией, механическими нагрузками или там, где требуется частое отключение.Также не рекомендуется использовать алюминиевую проволоку для участков длиной менее 3 футов. Концевые устройства должны быть того типа, который специально разработан для использования с проводкой из алюминия.

	Непрерывный провода рабочего тока (ампер) в связках, группах, жгутах или кабелепроводах		Макс. сопротивление Ом / 1000 футов
	Проволока номинальная температура проводника

Рисунок 6.Максимальный ток и сопротивление алюминиевого провода.

Вычисление текущей пропускной способности

В следующем разделе представлены несколько примеров того, как рассчитать несущую способность электрического провода самолета. Расчет представляет собой пошаговый подход, и несколько графиков используются для получения информации для расчета допустимой нагрузки по току конкретного провода.

Пример 1

Предположим, что жгут (открытый или плетеный), состоящий из 10 проводов размером 20, медь с номиналом 200 ° C и 25 проводов размером 22, медь с номиналом 200 ° C, установлен в зоне с температурой окружающей среды 60 ° C и воздушным судном. способен работать на высоте 35 000 футов.Анализ схемы показывает, что 7 из 35 проводов в пучке (7⁄35 = 20 процентов) несут силовые токи, близкие к допустимой или превышающие ее.

Шаг 1. См. Кривые для одиночного провода на рис. 7. Определите изменение температуры провода, чтобы определить номинальные параметры на открытом воздухе. Поскольку температура окружающей среды составляет 60 ° C и рассчитана на 200 ° C, изменение температуры составляет 200 ° C — 60 ° C = 140 ° C. Следите за разницей температуры 140 ° C по горизонтали, пока она не пересечется с линией размера провода на Рисунке 8.Номинальный ток свободного воздуха для размера 20 составляет 21,5 ампер, а номинальный ток свободного воздуха для размера 22 — 16,2 ампер.

Рисунок 7. Жгут проводов с защитным кожухом

Рис. 8. Экранированный жгут проводов для управления полетом

Шаг 2 — См. Кривые снижения номинальных характеристик пучка на Рисунке 4.Кривая 20% выбрана, поскольку анализ цепи показывает, что 20 или менее процентов провода в жгуте проводов будут пропускать токи, и будет использовано менее 20 процентов емкости жгута. Найдите 35 (по горизонтальной оси), поскольку в пучке 35 проводов, и определите коэффициент снижения номинальных характеристик 0,52 (по вертикальной оси) по 20-процентной кривой.

Шаг 3. Уменьшите номинальное значение номинального тока свободного воздуха для габарита 22, умножив 16,2 на 0,52, чтобы получить номинальный ток привязи 8,4 А. Уменьшите рейтинг бесплатного воздуха для размера 20, умножив на 21.5 на 0,52, чтобы получить номинальный ток 11,2 А.

Шаг 4. См. Кривую снижения номинальных характеристик по высоте на рис. 5. Найдите 35 000 футов (по горизонтальной оси), поскольку это высота, на которой летает самолет. Обратите внимание, что номинальные параметры провода должны быть уменьшены в 0,86 раза (по вертикальной оси). Уменьшите номинальный ток ремня размера 22, умножив 8,4 ампера на 0,86, чтобы получить 7,2 ампера. Уменьшите номинал ремня безопасности размера 20, умножив 11,2 ампера на 0,86, чтобы получить 9,6 ампера.

Шаг 5 — Чтобы найти общую емкость жгута, умножьте общее количество проводов размера 22 на уменьшенную емкость (25 × 7.2 = 180,0 ампер) и прибавьте к этому количество проводов размером 20, умноженное на уменьшенную мощность (10 × 9,6 = 96,8 ампер), и умножьте полученную сумму на 20-процентный коэффициент мощности жгута проводов. Таким образом, общая емкость жгута составляет (180,0 + 96,0) × 0,20 = 55,2 ампера. Было определено, что общий ток жгута не должен превышать 55,2 А, провод размера 22 не должен выдерживать более 7,2 А, а провод размера 20 не должен выдерживать более 9,6 А.

Шаг 6 — Определите фактический ток цепи для каждого провода в жгуте и для всего жгута.Если значения, рассчитанные на шаге 5, превышаются, выберите провод следующего большего размера и повторите вычисления.

Пример 2

Предположим, что жгут (открытый или плетеный), состоящий из 12 медных проводов размера 12, рассчитанных на 200 ° C, эксплуатируется при температуре окружающей среды 25 ° C на уровне моря и 60 ° C на высоте 20 000 футов. Все 12 проводов работают на максимальной мощности или почти полностью.

Шаг 1 — Обратитесь к кривой одиночного провода в свободном воздухе на Рисунке 3, определите разность температур провода, чтобы определить номинальные параметры свободного воздуха.Так как провод имеет температуру окружающей среды 25 ° C и 60 ° C и рассчитан на 200 ° C, разница температур составляет 200 ° C — 25 ° C = 175 ° C и 200 ° C — 60 ° C = 140 ° C. , соответственно. Следуйте линиям разницы температур 175 ° C и 140 ° C на Рисунке 9, пока каждая из них не пересечет линию сечения провода. Номиналы для свободного воздуха для размера 12 составляют 68 ампер и 59 ампер соответственно.

Рис. 9. Схема проводников, непрерывный (вверху) и прерывистый поток (внизу)

Шаг 2 — См. Кривые снижения номинальных характеристик на Рисунке 4.Кривая 100% выбрана, потому что мы знаем, что все 12 проводов несут полную нагрузку. Найдите 12 (по горизонтальной оси), поскольку в жгуте 12 проводов, и определите коэффициент снижения номинальных характеристик 0,43 (по вертикальной оси) по 100-процентной кривой.

Шаг 3 — Уменьшите номинальные значения номинального тока для свободного воздуха для размера №12, умножив 68 ампер и 61 ампер на 0,43, чтобы получить соответственно 29,2 и 25,4 ампера.

Шаг 4 — Обратитесь к кривой снижения номинальных характеристик по высоте на Рисунке 5, найдите уровень моря и 20 000 футов (по горизонтальной оси), так как это условия, при которых нагрузка переносится.Провода необходимо уменьшить в 1,0 и 0,91 раза соответственно.

Шаг 5 — Уменьшите номинальные значения размера 12 в связке, умножив 29,2 ампера на уровне моря и 25,4 ампера на высоте 20 000 футов на 1,0 и 0,91 соответственно, чтобы получить 29,2 ампера и 23,1 ампера. Общая емкость пучка на уровне моря и температуре окружающей среды 25 ° C составляет 29,2 × 12 = 350,4 ампер. При температуре окружающей среды 60 ° C и температуре 20000 футов емкость пучка составляет 23,1 × 12 = 277,2 ампер. Каждый провод размером 12 может выдерживать ток 29,2 А на уровне моря при температуре окружающей среды 25 ° C или 23.1 ампер на высоте 20 000 футов и температуре окружающей среды 60 ° C.

Шаг 6 — Определите фактический ток цепи для каждого провода в жгуте и для жгута. Если значения, рассчитанные на шаге 5, превышаются, выберите провод следующего большего размера и повторите вычисления.

Допустимое падение напряжения

Падение напряжения в основных проводах питания от источника генерации или от батареи к шине не должно превышать 2 процентов от регулируемого напряжения, когда генератор пропускает номинальный ток или батарея разряжается с 5-минутной скоростью.Таблица, показанная на рисунке 10, определяет максимально допустимое падение напряжения в цепях нагрузки между шиной и заземлением оборудования.

	Допустимое падение напряжения при продолжительной работе

Рисунок 10.Таблица в виде таблицы (допустимое падение напряжения между шиной и массой вспомогательного оборудования).

Сопротивление обратного тока через конструкцию самолета обычно считается незначительным. Однако это основано на предположении, что было обеспечено адекватное соединение с конструкцией или специальный путь возврата электрического тока, который способен пропускать требуемый электрический ток с незначительным падением напряжения. Чтобы определить сопротивление цепи, проверьте падение напряжения в цепи.Если падение напряжения не превышает предела, установленного производителем самолета или продукта, значение сопротивления цепи можно считать удовлетворительным. При проверке цепи входное напряжение следует поддерживать на постоянном уровне. На рисунках 11 и 12 показаны формулы, которые можно использовать для определения электрического сопротивления проводов, и некоторые типичные примеры.

				Проверить расчетное падение напряжения (VD) = (сопротивление / фут) (длина) (ток)

Рисунок 11.Определение требуемого сечения луженых медных проводов и проверка падения напряжения.

			Максимум Длина кабеля (фут)	Проверить расчетное падение напряжения (VD) = (сопротивление / фут) (длина) (ток)

Рисунок 11.Определение максимальной длины луженого медного провода и проверка падения напряжения .

Следующая формула может использоваться для проверки падения напряжения. Сопротивление / фут можно найти на рисунках 11 и 12 для размера провода.

Расчетное падение напряжения (VD) = сопротивление / фут × длина × ток

Инструкции по схеме электрических проводов

Чтобы выбрать правильный размер электрического провода, необходимо выполнить два основных требования:

1. Размер провода должен быть достаточным для предотвращения чрезмерного падения напряжения при пропускании необходимого тока на требуемое расстояние.[Рисунок 10]
2. Размер должен быть достаточным, чтобы предотвратить перегрев провода, по которому проходит требуемый ток. (См. Раздел «Максимальная рабочая температура» для расчета методов расчета допустимой нагрузки по току.)

Чтобы соответствовать двум требованиям для выбора правильного размера провода с использованием рисунка 2, необходимо знать следующее:

1. Длина провода в футах.
2. Количество переносимых ампер тока.
3. Допустимое допустимое падение напряжения.
4. Требуемый постоянный или прерывистый ток.
5. Расчетная или измеренная температура проводника.
6. Провод должен быть проложен в кабелепроводе и / или пучке?
7. Провод должен быть проложен как однопроволочный на открытом воздухе?

Пример А.

Найдите размер провода на рисунке 2, используя следующую известную информацию:

1. Длина участка провода 50 футов, включая провод заземления.
2. Текущая нагрузка 20 ампер.
3. Источник напряжения 28 В от шины к оборудованию.
4. Схема работает в непрерывном режиме.
5. Расчетная температура проводника не превышает 20 ° C. Шкала слева от диаграммы представляет максимальную длину провода в футах, чтобы предотвратить чрезмерное падение напряжения для указанной системы источника напряжения (например, 14 В, 28 В, 115 В, 200 В). Это напряжение указано вверху шкалы, а соответствующий предел падения напряжения для непрерывной работы — внизу. Шкала (наклонные линии) в верхней части диаграммы представляет собой амперы.Шкала внизу диаграммы представляет калибр провода.

Шаг 1 — На левой шкале найдите длину провода в 50 футах под столбцом источника 28 В.

Шаг 2 — Следуйте соответствующей горизонтальной линии вправо, пока она не пересечет наклонную линию для 20-амперной нагрузки.

Шаг 3 — На этом этапе опустите вертикально вниз диаграммы. Значение находится между № 8 и № 10. Выберите следующий провод большего размера справа, в данном случае № 8. Это провод наименьшего размера, который можно использовать без превышения предела падения напряжения, указанного в нижней части. левая шкала.Этот пример нанесен на диаграмму проводов на рисунке 2. Используйте рисунок 2 (вверху) для непрерывного потока и рисунок 2 (внизу) для прерывистого потока.

Пример Б.

Найдите размер провода на рисунке 2, используя следующую известную информацию:

1. Длина участка провода 200 футов, включая провод заземления.
2. Текущая нагрузка 10 ампер.
3. Источник напряжения 115 вольт от шины к оборудованию.
4. Цепь работает с перебоями.

Шаг 1 — На левой шкале найдите длину провода 200 футов под столбцом источника 115 В.

Шаг 2 — Следуйте соответствующей горизонтальной линии вправо, пока она не пересечет наклонную линию для 10-амперной нагрузки.

Зависимость длины кабеля от падения мощности

Падение мощности или потеря мощности в кабеле зависит от длины кабеля, его размера и силы тока в кабеле. Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление и поэтому могут передавать больше мощности без больших потерь.Потери в меньших кабелях остаются низкими, если передаваемая мощность мала или если кабель не очень длинный. Инженеры должны спроектировать систему питания таким образом, чтобы потери мощности в кабелях были приемлемы для длины кабеля, необходимого для питания нагрузки.

Основы

Электрические кабели имеют сопротивление на фут, и чем длиннее кабель, тем больше сопротивление. Когда ток течет по кабелю, ток, протекающий через сопротивление, приводит к падению напряжения в соответствии с законом Ома, напряжение = ток x сопротивление.Мощность в ваттах — это напряжение x ток. Заданный ток и сопротивление кабеля определяют допустимое падение напряжения. Если это 10 вольт для тока 10 ампер, мощность, потерянная в кабеле, составит 100 ватт.

Размер кабеля

Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление на фут, чем кабели меньшего диаметра. Типовая проводка в домашних условиях — это AWG 12 или 14 калибра с сопротивлением 1,6 и 2,5 Ом на 1000 футов. Для типичного дома длина кабеля может составлять до 50 футов. Соответствующие сопротивления для этих обычных размеров кабелей равны 0.08 и 0,13 Ом. У большего кабеля сопротивление на 36 процентов меньше, чем у меньшего кабеля, и он будет терять на 36 процентов меньше энергии. Для более длинных кабелей, таких как внешние соединения, кабель калибра AWG 10 с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов будет иметь падение мощности на 60 процентов меньше, чем кабель калибра 14.

Напряжение

В то время как сопротивление кабелей показывает, какой кабель потеряет наименьшую мощность, потеря мощности в ваттах определяется падением напряжения. Для 100-футовых пробегов сопротивление кабелей AWG 10, 12 и 14 составляет 0.1, 0,16 и 0,25 Ом. Бытовая цепь рассчитана на 15 ампер. Пропускание тока 15 ампер через 100 футов этих кабелей приведет к падению напряжения на 1,5, 2,4 и 3,75 В соответственно.

Мощность

Падение напряжения, умноженное на ток, дает мощность в ваттах. Три кабеля длиной 100 футов, несущие ток 15 ампер, будут иметь падение мощности 22,5, 36 и 56,25 Вт для кабелей калибра 10, 12 и 14 соответственно. Эта мощность нагревает кабель, а падение напряжения снижает доступное для нагрузки напряжение.Падение напряжения от 3,6 до 6 вольт дает приемлемое падение мощности для цепи на 120 вольт. Кабель калибра AWG 14 является пограничным, что видно по потере мощности, которая больше, чем у 40-ваттной лампочки.