Сила тока и сечение провода

При проектировании электрических сетей, в первую очередь, учитываются сила тока и сечение провода. Для того, чтобы выбрать кабель с необходимым сечением, нужно обязательно знать количество электрических установок и максимальное значение потребляемой ими энергии.

Особенности различных проводников

Единицей измерения является квадратный миллиметр. Сравнивая пропускную способность, можно определить, что 1 мм² провода из алюминия пропускает через себя за определенное время всего четыре ампера, нагреваясь, при этом, до максимально допустимого значения. Проводник, изготовленный из меди, при тех же параметрах,

способен пропустить уже десять ампер электрического тока. Поэтому рассчитать сечение можно самым простым способом.

Например: какой-либо электрический прибор имеет мощность 4000 ватт (4 кВт). Стандартное напряжение составляет 220 вольт. Следовательно, значение силы тока будет равно 18 амперам. Таким образом, для питания электрического прибора достаточно медного провода, имеющего сечение 1,8 мм². Однако, такое возможно лишь теоретически, поскольку провод в такой ситуации будет работать с максимальной нагрузкой.

При расчете сечения следует применять повышающий коэффициент 1,5. Окончательное значение будет составлять 2,091 мм² или ровно 2 мм², согласно номенклатуры проводов. При тех же значениях, толщина алюминиевого будет в 2,5 раза выше. При проектировании, чтобы более точно рассчитать сечения всех кабелей, используются специальные таблицы.

Помимо обеспечения нормальной работы оборудования, сила тока и сечение провода напрямую влияют на безопасность. Любые провода и кабели, находящиеся под нагрузкой, могут очень сильно разогреваться, вплоть до температуры плавления металла. Нужно помнить, что при увеличении сопротивления проводника, увеличивается и его нагрев. То есть, в случае подключения мощного потребителя, провод должен иметь сечение, исключающее его перегревание.

Перегрев и оплавление – неправильный выбор провода

Перегревание и оплавление проводника в большинстве случаев разрушает изоляцию и приводит к короткому замыканию. При незащищенной электрической цепи, это основная причина возникновения пожара. Рост температуры неизбежно повышает сопротивление проводника и вызывает еще больший нагрев. Таким образом, происходит своеобразная цепная реакция, приводящая к разрушению кабеля. Поэтому провода, работающие при максимальной нагрузке, очень быстро выходят из строя в сравнении с проводами, которые эксплуатируются в обычном режиме.

Калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и току

Правильно подобрать электрический провод принципиально важно. Опасность использования кабеля с недостаточной площадью сечения жилы заключается в повышении концентрации протекающего электрического тока. Вследствие этого растет температура металла, портится изоляционная оболочка. Поскольку проводку обычно прокладывают в недоступных местах, процесс ее разрушения незаметен. Повышение температуры до критической отметки и, как следствие, возгорание происходит неожиданно.

Выбор кабеля питания электрических установок осуществляется на стадии проектирования линии. Основной параметр проводки – площадь поперечного сечения жилы. Она определяется по формуле, по готовой таблице или с помощью онлайн-калькулятора. Наиболее распространенные исходные значения для подобного расчета – мощность потребления устройств, сила тока и напряжение питания в электрической сети.

Калькулятор расчета сечения по мощности и току

Самый простой и быстрый способ вычислить подходящую площадь сечения жилы для конкретных условий – калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и току.

Перевод Ватт в Ампер

Расчет максимальной длины кабельной линии

№  Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м 1 ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWG удалить №  Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м 1 ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWG удалить №  Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м 1 ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWG удалить №  Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м 1 ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWG удалить

добавить

Примечания: U — напряжение питания видеокамеры, P — мощность потребляемая видеокамерой, Uбп — напряжение блока питания, Uобр — минимальное напряжение при котором работает видеокамера, S — сечение кабеля, Lмакс — максимальная длина кабельной линии

Руководствуясь законом Ома, онлайн-сервис позволяет автоматически вычислить ток потребления устройства. Для этого в соответствующие поля калькулятора необходимо ввести значения мощности прибора и напряжения электрической сети. По полученным данным легко можно определить площадь поперечного сечения медного или алюминиевого кабеля, используя готовую таблицу или формулу.

Также для удобства пользователей онлайн-калькулятор позволяет рассчитать максимальную длину выбранного провода при заданной силе тока прибора, а также напряжения источника питания и минимального рабочего напряжения устройства.

Выбор по таблице

Если необходимо быстро получить примерные характеристики электрического провода, выбор сечения кабеля по току по таблице ПУЭ – оптимальное решение.

В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы)						Сечение,кв.мм	В земле
Медные жилы			Алюминиевые жилы				Медные жилы			Алюминиевые жилы
Ток. А	Мощность, кВт		Тон. А	Мощность, кВт			Ток, А	Мощность, кВт		Ток. А	Мощность,кВт
	220 (В)	380 (В)		220(В)	380 (В)			220(В)	380 (В)		220(В)
19	4.1	17.5				1,5	77	5.9	17.7
35	5.5	16.4	19	4.1	17.5	7,5	38	8.3	75	79	6.3
35	7.7	73	77	5.9	17.7	4	49	10.7	33.S	38	8.4
*2	9.7	77.6	37	7	71	6	60	13.3	39.5	46	10.1
55	17.1	36.7	47	9.7	77.6	10	90	19.8	S9.7	70	15.4
75	16.5	49.3	60	13.7	39.5	16	115	753	75.7	90	19,8
95	70,9	67.5	75	16.5	49.3	75	150	33	98.7	115	75.3
170	76.4	78.9	90	19.8	59.7	35	180	39.6	118.5	140	30.8
145	31.9	95.4	110	74.7	77.4	50	775	493	148	175	38.5
ISO	39.6	118.4	140	30.8	97.1	70	775	60.5	181	710	46.7
770	48.4	144.8	170	37.4	111.9	95	310	77.6	717.7	755	56.1
760	57,7	171.1	700	44	131,6	170	385	84.7	753.4	795	6S
305	67.1	700.7	735	51.7	154.6	150	435	95.7	786.3	335	73.7
350	77	730.3	770	59.4	177.7	185	500	110	379	385	84.7

Таблица наглядно демонстрирует рекомендованную площадь сечения провода при заданных значениях мощности и тока потребления прибора. Также учитывается напряжение источника питания, металл, из которого изготовлена жила, и способ прокладки линии. Округлять результат необходимо всегда в большую сторону.

Например, для запитывания электроустановок мощностью 6,2 кВт и силой тока 28 А медным проводом от сети с напряжением 220 В потребуется сечение 4 мм².

Формула расчета

Для более точных вычислений применяется формула расчета сечения кабеля по силе тока и напряжению. Выглядит она так:

L – длина проводки;

I – ток электрических устройств;

U_нач – напряжение в сети;

U_кон – минимальное рабочее напряжение устройств;

ρ – удельное сопротивление меди (0,0175 Ом×мм²/м) или алюминия (0,028 Ом×мм²/м).

Если сила тока неизвестна, вычислить ее можно по формуле:

P – суммарная мощность всех электрических устройств;

U – напряжение питания.

Стоит учитывать, что результаты, полученные в результате вычислений по формулам, всегда точнее табличных значений.

Примеры

Пример А. Вычислить площадь сечения алюминиевого кабеля для питания электроустройств мощностью 10 кВт от сети напряжением 220 В. Длина линии – 40 м. Минимальное рабочее напряжение приборов – 207 В.

С помощью онлайн-калькулятора или по формуле в первую очередь стоит определить ток потребления приборов:

Зная силу тока, можно посчитать площадь сечения кабеля:

Пример Б. Для питания от электрической сети 220 В приборов с общей силой тока 14 А необходима медная проводка длиной 25 м. Рассчитать площадь сечения кабеля. Устройства работают при минимальном напряжении 207 В.

Все данные для расчета сечения жилы известны, поэтому можно воспользоваться формулой:

При заданных условиях площадь сечения медного кабеля должна быть не менее 2,82 мм².

Зависимость сечения кабеля от силы тока

При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.

Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум — только 4 ампера, а медный провода 10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.

Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.

Медные жилы проводов и кабелей

Алюминиевые жилы проводов и кабелей

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами к примеру кабель МКЭШВнг

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров 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

* Токи относятся к кабелям и проводам с нулевой жилой и без нее.

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

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.

Сечение токопроводящей жилы, мм.	Напряжение, 220 В		Напряжение, 380 В
	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	33,0
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	66,0	260	171,6
Сечение токопроводящей жилы, мм.	Напряжение, 220 В		Напряжение, 380 В
	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	11,0	39	25,7
16	60	13,2	55	36,3
25	85	18,7	70	46,2
35	100	22,0	85	56,1
50	135	29,7	110	72,6
70	165	36,3	140	92,4
95	200	44,0	170	112,2
120	230	50,6	200	132,0
Сечение токопроводящей жилы, мм.	Открыто	Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе
		Двух одножильных	Трех одножильных	Четырех одножильных	Одного двухжильного	Одного трехжильного
0,5	11	—	—	—	—	—
0,75	15	—	—	—	—	—
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—
Сечение токопроводящей жилы, мм.	Открыто	Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе
		Двух одножильных	Трех одножильных	Четырех одножильных	Одного двухжильного	Одного трехжильного
2	21	19	18	15	17	14
2,5	24	20	19	19	19	16
3	27	24	22	21	22	18
4	32	28	28	23	25	21
5	36	32	30	27	28	24
6	39	36	32	30	31	26
8	46	43	40	37	38	32
10	60	50	47	39	42	38
16	75	60	60	55	60	55
25	105	85	80	70	75	65
35	130	100	95	85	95	75
50	165	140	130	120	125	105
70	210	175	165	140	150	135
95	255	215	200	175	190	165
120	295	245	220	200	230	190
150	340	275	255	—	—	—
185	390	—	—	—	—	—
240	465	—	—	—	—	—
300	535	—	—	—	—	—
400	645	—	—	—	—	—
Сечение токопроводящей жилы, мм.	Ток*, А, для проводов и кабелей
	одножильных		двухжильных			трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в воздухе		в земле	в воздухе		в земле
1,5	23	19		33	19		27
2,5	30	27		44	25		38
4	41	38		55	35		49
6	50	50		70	42		60
10	80	70		105	55		90
16	100	90		135	75		115
25	140	115		175	95		150
35	170	140		210	120		180
50	215	175		265	145		225
70	270	215		320	180		275
95	325	260		385	220		330
120	385	300		445	260		385
150	440	350		505	305		435
185	510	405		570	350		500
240	605	—		—	—		—
Сечение токопроводящей жилы, мм.	Ток, А, для проводов и кабелей
	одножильных		двухжильных			трехжильных
	при прокладке
	в воздухе	в воздухе		в земле	в воздухе		в земле
2,5	23	21		34	19		29
4	31	29		42	27		38
6	38	38		55	32		46
10	60	55		80	42		70
16	75	70		105	60		90
25	105	90		135	75		115
35	130	105		160	90		140
50	165	135		205	110		175
70	210	165		245	140		210
95	250	200		295	170		255
120	295	230		340	200		295
150	340	270		390	235		335
185	390	310		440	270		385
240	465	—		—	—		—

Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки
Сечение медных жил проводов и кабелей, кв.мм	Допустимый длительный ток нагрузки для проводов и кабелей, А	Номинальный ток автомата защиты, А	Предельный ток автомата защиты, А	Максимальная мощность однофазной нагрузки при U=220 B	Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки
1,5	19	10	16	4,1	группа освещения и сигнализации
2,5	27	16	20	5,9	розеточные группы и электрические полы
4	38	25	32	8,3	водонагреватели и кондиционеры
6	46	32	40	10,1	электрические плиты и духовые шкафы
10	70	50	63	15,4	вводные питающие линии

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
Наименование линий	Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, кв.мм
Линии групповых сетей	1,5
Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику	2,5
Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир	4

Надеемся данная информация была полезна для Вас. Мы же напоминаем что у нас Вы можете купить кабель МКЭКШВнг отличного качества по низкой цене.

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий. Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования. Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь вычислить сечение кабеля по диаметру с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока. Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры. Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов. Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока. Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля. Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой. Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и сила тока. Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации. Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку. То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному. В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Формулы для расчета сечения кабеля

В теории и практике, выбору площади поперечного сечения провода по току (толщине) уделяется особое внимание. В данной статье, анализируя справочные данные, познакомимся с понятием «площадь сечения».

Расчет сечения проводов.

В науке не используется понятие «толщина» провода. В литературных источниках используется терминология – диаметр и площадь сечения. Применимо к практике, толщина провода характеризуется площадью сечения.

Довольно легко рассчитывается на практике сечение провода. Площадь сечения вычисляется с помощью формулы, предварительно измерив его диаметр (можно измерить с помощью штангенциркуля):

S = π (D/2)2 ,

• S – площадь сечения провода, мм
• D- диаметр токопроводящей жилы провода. Измерить его можно с помощью штангенциркуля.

Более удобный вид формулы площади сечения провода:

Небольшая поправка — является округленным коэффициентом. Точная расчетная формула:

В электропроводке и электромонтаже в 90 % случаях применяется медный провод. Медный провод по сравнению с алюминиевым проводом, имеет ряд преимуществ. Он более удобен в монтаже, при такой же силе токе имеет меньшую толщину, более долговечен. Но чем больше диаметр (площадь сечения), тем выше цена медного провода. Поэтому, несмотря на все преимущества, если сила тока превышает значение 50 Ампер, чаще всего используют алюминиевый провод. В конкретном случае используется провод, имеющий алюминиевую жилу 10 мм и более.

В квадратных миллиметрах измеряют площадь сечения проводов. Наиболее чаще всего на практике (в бытовой электрике), встречаются такие площади сечения: 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм .

Существует иная система измерения площади сечения (толщины провода) — система AWG, которая используется, в основном в США. Ниже приведена таблица сечений проводов по системе AWG, а так же перевод из AWG в мм .

Рекомендовано прочитать статью про выбор сечения провода для постоянного тока. В статье приведены теоретические данные и рассуждения о падении напряжения, о сопротивлении проводов для разных сечений. Теоретические данные сориентируют, какое сечение провода по току наиболее оптимально, для разных допустимых падений напряжения. Также на реальном примере объекта, в статье о падении напряжения на трехфазных кабельных линиях большой длины, приведены формулы, а также рекомендации о том, как уменьшить потери. Потери на проводе прямо пропорциональны току и длине провода. И являются обратно пропорциональными сопротивлению.

Выделяют, три основные принципа, при выборе сечения провода.

1. Для прохождения электрического тока, площадь сечения провода (толщина провода), должна быть достаточной. Понятие достаточно означает, что когда проходит максимально возможный, в данном случае, электрический ток, нагрев провода будет допустимый (не более 600С).

2. Достаточное сечение провода, что бы падение напряжения не превышало допустимого значения. В основном это относится к длинным кабельным линиям (десятки, сотни метров) и токам большой величины.

3. Поперечное сечение провода, а также его защитная изоляция, должна обеспечивать механическую прочность и надежность.

Для питания, например люстры, используют в основном лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А).

Выбирая толщину провода, необходимо ориентироваться на максимальную рабочую температуру. Если температура будет превышена, провод и изоляция на нем будут плавиться и соответственно это приведет к разрушению самого провода. Максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только максимально его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.

Далее приведена таблица сечения проводов, при помощи которой в зависимости от силы тока, можно подобрать площадь сечения медных проводов. Исходные данные – площадь сечения проводника.

Максимальный ток для разной толщины медных проводов. Таблица 1.

Сечение токопроводящей жилы, мм 2

Ток, А, для проводов, проложенных

сила тока площадь сечения сила тока и площадь поперечного сечения

Принимая решение на монтаж электропроводки в квартире или частном доме, а также во время проведения ремонта, важно знать, какой проводник можно использовать. Стандарты, зафиксированные и утвержденные руководящими документами, определили, что все расчеты должны быть исполнены с учетом максимально допустимой нагрузки, величиной в 25 ампер. Именно на такую расчетную силу тока обращают внимание специалисты при выборе автоматического выключателя (в просторечье – предохранителя), устанавливая деталь на вводе в квартиру.

Есть еще один важный параметр, определенный в Правилах эксплуатации электроустановок. В соответствии с ПУЭ минимальное сечение электропроводки, используемой в частной квартире (загородном доме), не может быть меньше 2,5 мм². Данный параметр соответствует диаметру медного провода в 1,8мм. Сила тока, протекающая в электропроводке, может достигать 15 ампер, что позволяет практически без ограничений подключать бытовую технику и электроприборы, суммарная мощность которых не превышает 3,5 кВт. Вот как зависят сила тока и площадь сечения.

Правильный подход

Несомненно, сила тока и площадь поперечного сечения проводника – важнейшие параметры. Точный расчет и правильный монтаж позволит легко и безопасно эксплуатировать коммуникацию в течение длительного времени, пользуясь осветительными устройствами и стандартными бытовыми приборами практически без ограничений.

Если не учитывать зависимость сечения от силы тока и взять слишком толстый кабель (с запасом), то стоимость монтажа или ремонта электропроводки существенно возрастет. Следовательно, сметный план придется корректировать и изыскивать новые источники финансирования. Стоимость кабеля напрямую зависит от толщины каждой токопроводящей жилы и этот параметр необходимо принимать во внимание обязательно.

Другой вариант, когда пользователи не смотрят на соотношение силы тока и диаметра сечения провода и устанавливают слишком тонкий кабель, также приводит к последствиям, причем – более опасным и тяжелым. При подключении большого количества потребителей, тонкий кабель будет сильно нагреваться, что может привести (в случае несрабатывания защиты) к перегоранию, короткому замыканию, и даже пожару, опаснейшему явлению, приводящему к серьезным разрушениям и тяжелым последствиям.

Самый правильный вариант чтобы безупречно определить зависимость силы тока от сечения провода можно найти в таблице, где приведены все вышеперечисленные параметры, в строгом соответствии с ПУЭ.

Что такое сечение кабеля

Чтобы можно было определить зависимость площади сечения от силы тока, необходимо разобраться, что считается сечением кабеля. Фактически – это площадь, которая получается на поверхности проводника при поперечном его разрезе.

Если в кабеле всего один провод, то площадь сечения можно найти, используя простую геометрическую формулу, позволяющую рассчитать площадь круга в зависимости от длины окружности. Если же в пучке два и более проводника, то общую площадь сечения находят путем умножения площади одного проводника на общее количество проводников в пучке.

Для того чтобы пользователям было легче производить все необходимые расчеты, применять электропроводку разных фирм-изготовителей и оперативно вычислять зависимость сечения провода от силы тока, во всех странах мира величины сечения приведены к единому стандарту.

Дополнительные условия

Чтобы не заставлять электриков и инженеров постоянно вести расчеты, вычисления силы тока через площадь поперечного сечения и наоборот, а также в целях единой стандартизации, для определения типа кабеля в каждом конкретном случае рекомендуется пользоваться специально разработанными и утвержденными таблицами. Это, кроме всего прочего, позволит исключить фактор человеческой ошибки при проведении и непосредственного расчета.

Важное дополнение: если планируется осуществить монтаж электропроводки в закрытом, замкнутом пространстве, необходимо обеспечить определенное уменьшение токовых нагрузок на кабель. Все дело в том, что в противном случае, кабель такой будет достаточно сильно нагреваться, а процесс тепловой отдачи в стене или под землей протекает намного медленнее, по сравнению с открытым пространством.

Общее соотношение силы тока и сечения проводника

Чтобы проще было понять, как формируется зависимость силы тока от сечения проводника, можно представить себе простую водопроводную трубу. Чем выше диаметр, тем больший напор воды можно создать на выходе. Аналогично по проводам протекает электрический ток.

Соответственно, можно сделать вывод, что зависимость здесь прямо пропорциональная: увеличение сечения проводника позволяет направлять ток большей силы к потребителям.

Зависимость сечения провода от силы тока

Токовые нагрузки на провода, кабели и шнуры, покрытые резиновой или ПХВ изоляцией приведены исходя из расчета максимально допустимого нагрева жилы до 65°C. Температура окружающего воздуха принята равной 25°C, температура земли 15°C. При определении количества проводов или жил многожильного провода, которые прокладываются в одной трубе, не принимаются в расчет нулевые и заземляющие провода. Токовые нагрузки, указанные в нижеприведенной таблице 2, действительны при любом количестве труб и месте их прокладки (на открытом воздухе, внутри помещения, в перекрытиях здания).

Таблица 1. Токовая нагрузка на провода и шнуры с резиновой или ПХВ изоляцией, проложенные открыто.

Сечение жилы, мм2	Диаметр жилы, мм	Ток, А
		С медными жилами	С алюминиевыми жилами
0.5	0.80	11	—
0.75	0.98	15	—
1.0	1.1	17	—
1.2	1.2	20	18
1.5	1.4	23	—
2	1.6	26	21
2.5	1.8	30	24
3	2.0	34	27
4	2.3	41	32
5	2.5	46	36
6	2.8	50	39
8	3.2	62	46
10	3.6	80	60
16	4.5	100	75
25	5.6	140	105
35	6.7	170	130
50	8.0	215	165
70	9.4	270	210
95	11.0	330	255
120	12.4	385	295
150	13.8	440	340
185	15.3	510	390
240	17.5	605	465
300	19.5	695	535
400	22.6	830	645

Таблица 2. Токовая нагрузка на провода и шнуры с резиновой или ПХВ изоляцией, проложенные в трубе.

А — два одножильных; Б — три одножильных; В — четыре одножильных;
Г — один двухжильный; Д — один трехжильный.

Сечение жилы, мм2	Диаметр жилы, мм	Ток, А
		С медными жилами					С алюминиевыми жилами
		А	Б	В	Г	Д	А	Б	В	Г	Д
0.5	0.80	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
0.75	0.98	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1.0	1.1	16	15	14	15	14	—	—	—	—	—
1.2	1.2	18	16	15	16	14.5	—	—	—	—	—
1.5	1.4	19	17	16	18	15	—	—	—	—	—
2	1.6	24	22	20	23	19	19	18	15	17	14
2.5	1.8	27	25	25	25	21	20	19	19	19	16
3	2.0	32	28	26	28	24	24	22	21	22	18
4	2.3	38	35	30	32	27	28	28	23	25	21
5	2.5	42	39	34	37	31	32	30	27	28	24
6	2.8	46	42	40	40	34	36	32	30	31	26
8	3.2	54	51	46	48	43	43	40	37	38	32
10	3.6	70	60	50	55	50	50	47	39	42	38
16	4.5	85	80	75	80	80	60	60	55	60	55
25	5.6	115	100	90	100	100	85	80	70	75	65
35	6.7	135	125	115	125	135	100	95	85	95	75
50	8.0	185	170	150	160	175	140	130	120	125	105
70	9.4	225	210	185	195	215	175	165	140	150	135
95	11.0	275	255	225	245	250	215	200	175	190	165
120	12.4	315	290	260	295	—	245	220	200	230	190
150	13.8	360	330	—	—	—	275	255	—	—	—
185	15.3	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
240	17.5	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
300	19.5	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
400	22.6	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Как связаны нагрузка и сечение проводов между собой?

Реализация простой электрической сети в границах целого дома или отдельного его участка по силам каждому. От исполнителя лишь требуется квалифицированный подход к выбору проводников, главным образом определяющих нагрузочную способность системы.

Взаимосвязь между сечением провода и общей нагрузкой на сеть

Формулы, непосредственно описывающей соотношение между мощностью и величиной поперечного профиля электротехнического продукта, соединяющего щиток и стандартизированный разъем для подключения нагрузки, нет. Характеристику нормальной площадки можно установить через силу тока. В однофазной цепи нагрузка и ток, в общем случае, соотносятся: I = P / U, где:

P – суммарная планируемая нагрузка в номинальном эквиваленте, Вт;
U –напряжение, 220 В.

Отыскав величину силы тока, которую проводник должен транспортировать длительное время без риска перегрева и повреждения изолирующей оболочки, становится возможным установить косвенную взаимосвязь между предполагаемой нагрузкой от энергопотребляющих устройств и сечением проводов с помощью уже посчитанных инженерами и официально задокументированных данных.

Таблица 1 – Зависимость между силой тока и площадью нормального профиля медного провода

Сечение жилы, мм кв.	Открытая установка	Скрытый монтаж проводников одно/многожильный (количество жил)
		2 /-	-/1(2)	3 /-	-/1(3)	4/-
1	17	16	15	15	14	14
1,5	23	19	18	17	15	16
2,5	30	27	25	25	21	25
5	46	42	37	31	39	34

Таблица 2 – Зависимость между силой тока и площадью нормального профиля алюминиевого провода

Сечение жилы, мм кв.	Открытая установка	Скрытый монтаж проводников одно/многожильный (количество жил)
		2 /-	-/1(2)	3 /-	-/1(3)	4/-
2,5	24	20	19	19	16	19
5	36	32	28	30	24	27
6	39	36	31	32	26	30
8	46	43	38	32	40	37

Алгоритм использования таблиц

1. Определиться, в каком ключе будет происходить укладка электропроводки: открытым или закрытым методом. Скрыто могут быть забазированы различные конфигурации проводников, указанные в столбцах таблицы.
2. Вычисленную силу тока необходимо округлить до ближайшей большей цифры, расположенной в подходящем столбце.
3. В строке выбранного параметра принять указанную величину сечения кабеля.

Анализ таблицы показывает, что в случае скрытого метода установки исполнителю искусственно накладывается ограничение в использовании максимального количества проводов в связке – не более 4-х. Поэтому, если пучок формируют более 4-х нагруженных кабелей, сила тока выбирается из столбца для открытого метода базирования и умножается на корректор, зависящий от количества проводов в связке:

• 5 и 6 – 0,68;
• от 7 до 9 – 0,63;
• от 10 до 12 – 0,6.

Выбор наиболее эффективного материала

Использовать алюминиевые провода в домашней сети опытные специалисты категорически не рекомендуют. Неизменные нагрузка и сечение проводов показывают, что Al способен транспортировать несколько меньшую плотность заряда, нежели Cu при прочих равных условиях. Кроме того, Аl склонен к взаимодействию с окружающей средой. Негативный эффект от последнего – образование оксидной пленки, которая служит прочным диэлектриком и приводит к перегреву проводника.

Между нагрузкой и площадью профиля кабеля существует косвенная взаимосвязь. В качестве параметра-посредника выступает сила тока. Рассчитав величину последней и заранее спланировав методику укладки проводов в помещении, можно выявить математическую характеристику нормальной площадки по нормативным таблицам ПУЭ, выдержки из которых представлены выше. При выборе материала проводников акцентировать внимание следует на медных изделиях.

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

Если старая проводка вышла из строя нужно её заменить, но прежде чем менять на аналогичную, узнайте, почему произошла проблема со старой. Возможно, что было просто механическое повреждение, или изоляция пришла в негодность, а еще более весомой проблемой является – выход из строя проводки из-за превышения допустимой нагрузки.

Чем отличается кабельная продукция, какие основные характеристики?

Начнем с того, что определяется, какое напряжение в сети, в которой будут работать кабеля. Для бытовых сетей часто применяются кабеля и провода типа ВВГ, ПУГНП (только он запрещен современными требованиями ПУЭ из-за больших допусков по сечению при производстве, до 30%, и допустимой толщине изолирующего слоя 0.3мм, против 0.4 в ПУЭ), ШВВП и другие.

Если отойти от определений провод от кабеля отличается минимально, в основном по определению в ГОСТе или ТУ по которому он производится. Ведь на рынке есть большое количество проводов с 2-3 жилами и двумя слоями изоляции, например тот же ПУГНП или ПУНП.

Допустимое напряжение определяется изоляцией кабеля

Для выбора кабеля кроме напряжения принимают во внимание и условия, в которых он будет работать, для подключения движущегося инструмента и оборудования он должен быть гибким, для подключения неподвижных элементов, в принципе, все равно, но лучше предпочесть кабель с монолитной жилой.

Решающим фактором при покупке является площадь поперечного сечения жилы, она измеряется в мм2, от неё и зависит способность проводника выдерживать длительную нагрузку.

Что влияет на допустимый ток через кабель?

Для начала обратимся к основам физики. Есть такой закон Джоуля-Ленца, он был открыт независимо друг от друга двумя ученными Джеймсом Джоулем (в 1841) и Эмилием Ленцом (в 1842), поэтому и получил двойное название. Так вот этот закон количественно описывает тепловое действие электрического тока протекающего через проводник.

Если выразить его через плотность тока получится такая формула:

Расшифровка: w – мощность выделения тепла в единице объема, вектор j – плотность тока через проводник измеряется в Амперах на мм2. Для медного провода принимают от 6 до 10 А на миллиметр площади, где 6 – рабочая плотность, а 10 кратковременная. вектор E – напряженность электрического поля. σ – проводимость среды.

Так как проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: σ=1/R

Если выразить закон Джоуля-Ленца через количество теплоты в интегральной форме, то:

Таким образом, dQ – количество теплоты, которое выделится за промежуток времени dt в цепи, где протекает ток I, через проводник сопротивлением R.

То есть количество тепла прямо пропорционально току и сопротивлению. Чем больше ток и сопротивление – тем больше выделяется тепла. Это опасно тем, что в определенный момент количество тепла достигнет такого значения, что у проводов плавится изоляция. Вы могли замечать, что провода дешевых кипятильников ощутимо теплеют во время работы, это оно и есть.

Если выделяется мощность на кабеле, значит, падает и напряжение на его концах, подключенных к нагрузке.

В калькуляторах для расчета сечений кабеля, обычно задаются такие параметры:

Чем больше сопротивление – тем больше упадет напряжение и нагреется кабель, поскольку на нем выделится мощность (P=UI, где U падение напряжения на кабеле, I – ток, протекающий через него).

Все расчеты свелись к току и сопротивлению. Сопротивление проводника вычисляется по формуле:

Здесь: ρ (ро) – удельное сопротивление, l – длина кабеля, S – площадь поперечного сечения.

Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений можно определить из таблицы.

В проводке в основном используются алюминий и медь. У меди сопротивление 1.68*10-8 Ом*мм2/м., а у аллюминия в 1.8 раза больше чем у меди, равняется 2.82*10-8 Ом*мм2/м. Это значит, что алюминиевый провод нагреется почти в 2 раза сильнее, чем медный при одинаковом сечении и токе. Отсюда следует, что для прокладки проводки придется покупать более толстый алюминиевый провод, к тому же жилы легко повредить.

Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные, а применение аллюминия в проводке запрещено, разрешается только применение алюминиевых кабелей для монтажа очень мощных электроустановок, потребляющих большой ток, тогда используют провод из аллюминия сечением больше 16 мм2 (смотрите — Почему алюминиевый кабль нельзя использовать в электропроводке)

Как определить сопротивление провода по диаметру жилы?

Бывают случаи, когда площадь поперечного сечения жилы не известна, поэтому можно посчитать по диаметру. Для определения диаметра монолитной жилы можно использовать штангенциркуль, если его нет, то возьмите стержень, например шариковую ручку или гвоздь, намотайте плотно 10 витков провода на него, и измерьте линейкой длину получившейся спирали, разделив эту длину на 10 – вы получите диаметр жилы.

Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.

Дальше считают поперечное сечение по этой формуле:

И вновь возвращаются к этой формуле для расчета сопротивления провода:

Как определить необходимую площадь сечения провода?

Самый простой вариант – определить площадь сечения жил по таблице. Он подходит для расчета не слишком длинных линий проложенных в нормальных условиях (с нормальной температурой окружающей среды). Также так можно подобрать провод для удлинителя. Обратите внимание, что в таблице указаны сечения при определенном токе и мощности в однофазной и трёхфазной сети для аллюминия и меди.

При расчете длинных линий (больше 10 метров) такой таблицей лучше не пользоваться. Нужно провести расчеты. Быстрее всего воспользоваться калькулятором. Алгоритм расчета такой:

Берут допустимые потери по напряжению (не более 5%), это значит что при напряжении в сети 220В и допустимым потерям напряжения в 5% на кабеле падение напряжения (от конца до конца) не должно превышать:

5%*220=11В.

Теперь, зная ток, который будет протекать, мы может вычислить сопротивление кабеля. В двух проводной линии сопротивление умножают на 2, так как ток течет по двум проводам, при линии длиной в 10м, общая длина проводников – 20м.

Отсюда по вышеприведенным формулам вычисляют необходимое поперечное сечение кабеля.

Вы можете сделать это автоматически со своего смартфона, с помощью приложений «Мобильный электрик» и electroDroid. Только в калькуляторе задается не общая длина проводов, а именно длина линии от источника питания к приемнику электричества.

Заключение

Правильно рассчитанная проводка это уже 50% залог её успешного функционирования, вторая половина зависит от правильности монтажа. Следует учитывать все особенности проводки, максимальную потребляемую мощность всеми потребителями. При этом введите запас по допустимому току на 20-40% «на всякий случай».

CONDUCTORS — прикладное промышленное электричество

К настоящему времени вы должны быть хорошо осведомлены о взаимосвязи между электропроводностью и некоторыми типами материалов. Материалы, обеспечивающие легкий проход свободных электронов, называются проводниками , а материалы, препятствующие прохождению свободных электронов, называются изоляторами .

К сожалению, научные теории, объясняющие, почему одни материалы проводят, а другие нет, довольно сложны и уходят корнями в квантово-механические объяснения того, как электроны располагаются вокруг ядер атомов.В отличие от хорошо известной «планетарной» модели электронов, вращающихся вокруг ядра атома в виде четко определенных кусков материи по круговым или эллиптическим орбитам, электроны на «орбите» на самом деле вообще не действуют как кусочки материи. Скорее, они демонстрируют характеристики как частицы, так и волны, их поведение ограничивается размещением в отдельных зонах вокруг ядра, называемых «оболочками» и «подоболочками». Электроны могут занимать эти зоны только в ограниченном диапазоне энергий в зависимости от конкретной зоны и того, насколько эта зона занята другими электронами.Если бы электроны действительно действовали как крошечные планеты, удерживаемые на орбите вокруг ядра за счет электростатического притяжения, их действия описывались бы теми же законами, что и движения реальных планет, не могло бы быть реального различия между проводниками и изоляторами, и химические связи между атомами не могли бы быть существуют так, как они существуют сейчас. Именно дискретная, «количественная» природа энергии и расположения электронов, описываемая квантовой физикой, придает этим явлениям их регулярность.

Атом в возбужденном состоянии

Когда электрон может свободно принимать более высокие энергетические состояния вокруг ядра атома (из-за его размещения в определенной «оболочке»), он может свободно отрываться от атома и составлять часть электрического тока, протекающего через вещество.

Основной атом

Если квантовые ограничения, наложенные на электрон, лишают его этой свободы, то электрон считается «связанным» и не может оторваться (по крайней мере, нелегко), чтобы образовать ток. Первый сценарий типичен для проводящих материалов, а второй — для изоляционных материалов.

Некоторые учебники скажут вам, что электрическая проводимость элемента определяется исключительно количеством электронов, находящихся во внешней «оболочке» атомов (называемой валентной оболочкой ), но это чрезмерное упрощение, поскольку любое исследование проводимости по сравнению с валентностью электроны в таблице элементов подтвердят.Истинная сложность ситуации раскрывается далее при рассмотрении проводимости молекул (совокупностей атомов, связанных друг с другом электронной активностью).

Хорошим примером этого является элемент углерода, который состоит из материалов с сильно различающейся проводимостью: графит и алмаз . Графит — хороший проводник электричества, а алмаз — практически изолятор (что еще более странно, технически он классифицируется как полупроводник , который в чистом виде действует как изолятор, но может проводить при высоких температурах и / или воздействии примеси).И графит, и алмаз состоят из атомов одного и того же типа: углерода с 6 протонами, 6 нейтронами и 6 электронами каждый. Принципиальное различие между графитом и алмазом состоит в том, что молекулы графита представляют собой плоские группы атомов углерода, а молекулы алмаза представляют собой тетраэдрические (пирамидальные) группы атомов углерода.

Преднамеренное введение примесей в собственный полупроводник с целью изменения его электрических, оптических и структурных свойств называется легированием .Если атомы углерода присоединяются к другим типам атомов с образованием соединений, электрическая проводимость снова изменяется. Карбид кремния, соединение элементов кремния и углерода, демонстрирует нелинейное поведение: его электрическое сопротивление уменьшается с увеличением приложенного напряжения! Углеводородные соединения (например, молекулы масел), как правило, очень хорошие изоляторы. Как видите, простой подсчет валентных электронов в атоме — плохой индикатор электропроводности вещества.

Все металлические элементы являются хорошими проводниками электричества благодаря способу связи атомов друг с другом. Электроны атомов, составляющих массу металла, настолько раскованы в своих допустимых энергетических состояниях, что свободно перемещаются между различными ядрами в веществе, легко мотивируемые любым электрическим полем. Фактически, электроны настолько подвижны, что иногда ученые описывают их как электронный газ или даже море электронов , в котором покоятся атомные ядра.Эта подвижность электронов объясняет некоторые из других общих свойств металлов: хорошую теплопроводность, пластичность и пластичность (легко формуются в различные формы) и блестящую поверхность в чистом виде.

К счастью, физика, лежащая в основе всего этого, в основном не имеет отношения к нашим целям. Достаточно сказать, что некоторые материалы являются хорошими проводниками, некоторые — плохими проводниками, а некоторые находятся посередине. На данный момент достаточно просто понять, что эти различия определяются конфигурацией электронов вокруг составляющих атомов материала.

Важным шагом на пути к тому, чтобы электричество соответствовало нашим требованиям, является возможность прокладывать пути для прохождения тока с контролируемым сопротивлением. Также жизненно важно, чтобы мы могли предотвратить протекание тока там, где мы этого не хотим, с помощью изоляционных материалов. Однако не все проводники и изоляторы одинаковы. Нам необходимо понимать некоторые характеристики обычных проводников и изоляторов и уметь применять эти характеристики в конкретных приложениях.

Практически все проводники обладают определенным измеримым сопротивлением (особые типы материалов, называемые сверхпроводниками , не имеют абсолютно никакого электрического сопротивления, но это не обычные материалы, и они должны храниться в особых условиях, чтобы быть сверхпроводящими). Обычно мы предполагаем, что сопротивление проводников в цепи равно нулю, и ожидаем, что ток проходит через них, не вызывая заметного падения напряжения. В действительности, однако, почти всегда будет падение напряжения на (нормальных) проводящих путях электрической цепи, хотим мы, чтобы там было падение напряжения или нет:

Рисунок 11.1

Чтобы вычислить, какими будут эти падения напряжения в какой-либо конкретной цепи, мы должны уметь определять сопротивление обычного провода, зная размер и диаметр провода. В некоторых из следующих разделов этой главы будут рассмотрены подробности этого.

• Электропроводность материала определяется конфигурацией электронов в атомах и молекулах этого материала (группы связанных атомов).
• Все обычные проводники в той или иной степени обладают сопротивлением.
• Ток, протекающий по проводнику с (любым) сопротивлением, вызовет некоторое падение напряжения по длине этого проводника.

Это должно быть здравым смыслом, что жидкость течет по трубам большого диаметра легче, чем по трубам малого диаметра (если вам нужна практическая иллюстрация, попробуйте пить жидкость через соломинку разного диаметра). Тот же общий принцип действует для потока электронов через проводники: чем шире площадь поперечного сечения (толщина) проводника, тем больше места для протекания электронов и, следовательно, тем легче возникает поток (меньшее сопротивление). .

Два основных вида электрического провода: одножильный и многожильный

Электрический провод обычно имеет круглое поперечное сечение (хотя есть некоторые уникальные исключения из этого правила) и бывает двух основных разновидностей: , , одножильный, и многожильный, , . Сплошной медный провод — это так, как звучит: одна сплошная медная жила по всей длине провода. Многожильный провод состоит из более мелких жил сплошного медного провода, скрученных вместе в один провод большего размера.Самым большим преимуществом многожильного провода является его механическая гибкость, способность выдерживать многократные изгибы и скручивания намного лучше, чем сплошная медь (которая имеет тенденцию к усталости и со временем ломается).

Размер провода можно измерить несколькими способами. Мы могли бы говорить о диаметре провода, но поскольку на самом деле площадь поперечного сечения имеет наибольшее значение для потока электронов, нам лучше определять размер провода в терминах площади. 2 [/ латекс]

[латекс] = (3.2 [/ латекс]

Расчет круглой миловой площади провода

Однако электрики и другие лица, часто озабоченные размером провода, используют другую единицу измерения площади, специально разработанную для круглого сечения провода. Эта специальная единица называется круговой мил (иногда сокращенно см ). Единственная цель наличия этой специальной единицы измерения — избавить от необходимости использовать множитель π (3,1415927.2 [/ латекс]

Поскольку это единица измерения площади , математическая степень 2 все еще действует (удвоение ширины круга всегда будет в четыре раза увеличивать его площадь, независимо от того, какие единицы измерения используются, или если ширина этого круга выражается в единицах радиуса или диаметра). Чтобы проиллюстрировать разницу между измерениями в квадратных милях и измерениями в круглых милах, я сравню круг с квадратом, показывая площадь каждой формы в обеих единицах измерения:

Рисунок 11.4

А для провода другого размера:

Рисунок 11.5

Очевидно, круг заданного диаметра имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем квадрат ширины и высоты, равный диаметру круга: обе единицы измерения площади отражают это. Однако должно быть ясно, что единица «квадратный мил» действительно предназначена для удобного определения площади квадрата, в то время как «круговой мил» адаптирован для удобного определения площади круга: соответствующую формулу для каждого проще работать с.Следует понимать, что обе единицы действительны для измерения площади формы, независимо от того, какой формы она может быть. Преобразование круговых милов в квадратные милы представляет собой простое соотношение: на каждые 4 круглых мила приходится π (3,1415927 …) квадратных милов.

Измерение площади поперечного сечения провода с помощью калибра

Другим средством измерения площади поперечного сечения провода является калибр калибра . Шкала датчика основана на целых числах, а не на дробных или десятичных дюймах. Чем больше номер калибра, тем тоньше провод; чем меньше номер калибра, тем толще проволока.Для тех, кто знаком с ружьями, эта обратно пропорциональная шкала измерения должна показаться знакомой.

Таблица в конце этого раздела приравнивает калибр к диаметру в дюймах, круглые милы и квадратные дюймы для сплошной проволоки. Провода большего диаметра достигают конца общей шкалы калибра (которая, естественно, достигает максимума, равного 1), и представлены серией нулей. «3/0» — это еще один способ представления «000», который произносится как «тройной дол». Опять же, тем, кто знаком с ружьями, следует признать терминологию, как бы странно это ни звучало.Что еще больше усложняет ситуацию, в мире существует более одного «стандарта» калибра. Для определения размеров электрических проводов предпочтительной системой измерения является калибр American Wire Gauge (AWG), также известный как калибр Brown и Sharpe (B&S). В Канаде и Великобритании Британский стандартный калибр проводов (SWG) является официальной системой измерения электрических проводов. В мире существуют и другие системы калибровки проволоки для классификации диаметра проволоки, такие как калибр для стальной проволоки Stubs и калибр Steel Music Wire Gauge (MWG), но эти системы измерения применимы к неэлектрическим проводам.

Система измерения American Wire Gauge (AWG), несмотря на ее странности, была разработана с одной целью: на каждые три шага на шкале калибра площадь провода (и вес на единицу длины) примерно удваивается. Это удобное правило, которое следует помнить при приблизительной оценке диаметра проволоки!

Для очень проводов большого диаметра (толще 4/0) от системы калибров обычно отказываются для измерения площади поперечного сечения в тысячах круглых мил (MCM), заимствуя старую римскую цифру «M» для обозначения кратного от «тысячи» перед «CM» для «круговых мил.В следующей таблице размеров проводов не указаны размеры, превышающие калибр 4/0, потому что сплошная медная проволока и становится непрактичной для обращения с такими размерами. Вместо этого отдается предпочтение многопроволочной конструкции.

Таблица проводов для твердых, круглых медных проводников

Размер	Диаметр	Площадь поперечного сечения	Вес
AWG	дюймов	круг. мил	кв.в дюймах	фунтов / 1000 футов
4/0	0,4600	211 600	0,1662	640,5
3/0	0,4096	167 800	0,1318	507,9
2/0	0,3648	133,100	0,1045	402,8
1/0	0,3249	105 500	0,08289	319,5
1	0.2893	83 690	0,06573	253,5
2	0,2576	66,370	0,05213	200,9
3	0,2294	52 630	0,04134	159,3
4	0,2043	41740	0,03278	126,4
5	0,1819	33,100	0,02600	100.2
6	0,1620	26 250	0,02062	79,46
7	0,1443	20 820 90 208	0,01635	63,02
8	0,1285	16 510	0,01297	49,97
9	0,1144	13 090	0,01028	39,63
10	0.1019	10,380	0,008155	31,43
11	0,09074	8,234	0,006467	24,92
12	0,08081	6 530	0,005129	19,77
13	0,07196	5 178	0,004067	15,68
14	0,06408	4,107	0.003225	12,43
15	0,05707	3 257	0,002558	9,858
16	0,05082	2,583	0,002028	7,818
17	0,04526	2,048	0,001609	6.200
18	0,04030	1,624	0,001276	4,917
19	0.03589	1,288	0,001012	3,899
20	0,03196	1,022	0,0008023	3,092
21	0,02846	810,1	0,0006363	2.452
22	0,02535	642,5	0,0005046	1,945
23	0,02257	509,5	0.0004001	1,542
24	0,02010	404,0	0,0003173	1,233
25	0,01790	320,4	0,0002517	0,9699
26	0,01594	254,1	0,0001996	0,7692
27	0,01420	201,5	0,0001583	0,6100
28	0.01264	159,8	0,0001255	0,4837
29	0,01126	126,7	0,00009954	0,3836
30	0,01003	100,5	0,00007894	0,3042
31	0,008928	79,70	0,00006260	0,2413
32	0,007950	63,21	0.00004964	0,1913
33	0,007080	50,13	0,00003937	0,1517
34	0,006305	39,75	0,00003122	0,1203
35	0,005615	31,52	0,00002476	0,09542
36	0,005000	25,00	0,00001963	0.07567
37	0,004453	19,83	0,00001557	0,06001
38	0,003965	15,72	0,00001235	0,04759
39	0,003531	12,47	0,000009793	0,03774
40	0,003145	9,888	0,000007766	0,02993
41	0.002800	7,842	0,000006159	0,02374
42	0,002494	6,219	0,000004884	0,01882
43	0,002221	4,932	0,000003873	0,01493

Для некоторых сильноточных приложений требуются провода сечением, превышающим практический предел размера круглого провода. В этих случаях в качестве проводников используются толстые шины из цельного металла, называемые шинами .Шины обычно изготавливаются из меди или алюминия и чаще всего неизолированы. Они физически поддерживаются вдали от каркаса или конструкции, удерживающей их, с помощью опорных изоляторов. Хотя квадратное или прямоугольное поперечное сечение очень распространено для формы шин, используются также и другие формы. Площадь поперечного сечения сборных шин обычно измеряется в круглых милах (даже для квадратных и прямоугольных шин!), Скорее всего, для удобства возможности напрямую приравнять размер шины к круглому проводу.

• Ток протекает по проводам большого диаметра легче, чем по проводам малого диаметра, из-за большей площади поперечного сечения, по которой они могут двигаться.
• Вместо того, чтобы измерять небольшие размеры проволоки в дюймах, часто используется единица измерения «мил» (1/1000 дюйма).
• Площадь поперечного сечения провода может быть выражена в квадратных единицах (квадратные дюймы или квадратные милы), круговые милы или «калибровочная» шкала.
• При вычислении площади квадратной единицы для круглого провода используется формула площади круга:
• A = πr ² (квадратные единицы)
• Расчет площади круглой проволоки в миле для круглой проволоки намного проще из-за того, что единица измерения «круговой мил» была выбрана именно для этой цели: чтобы исключить факторы «пи» и d / 2 (радиус) в формула.
• A = d ² (круглые)
• На каждые 4 круговых мил приходится π (3,1416) квадратных милов.
• Система калибровки калибра основана на целых числах, большие числа представляют провода меньшего сечения и наоборот. Провода толще 1 калибра обозначаются нулями: 0, 00, 000 и 0000 (произносятся «одинарная», «двойная», «тройная» и «четверная».
• Очень большие сечения проводов измеряются в тысячах круглых милов (MCM), что типично для шин и проводов сечением выше 4/0.
• Шины — это сплошные шины из меди или алюминия, используемые в конструкции сильноточных цепей. Соединения, выполняемые с шинами, обычно являются сварными или болтовыми, а шины часто голые (неизолированные) и поддерживаются вдали от металлических каркасов за счет использования изолирующих стоек.

Чем меньше площадь поперечного сечения любого данного провода, тем больше сопротивление для любой данной длины при прочих равных условиях. Провод с большим сопротивлением будет рассеивать большее количество тепловой энергии при любом заданном значении тока, мощность равна P = I ² R.

Рассеиваемая мощность из-за сопротивления проводника проявляется в виде тепла, и чрезмерное тепло может повредить провод (не говоря уже об объектах рядом с проводом), особенно с учетом того факта, что большинство проводов изолированы пластиковое или резиновое покрытие, которое может плавиться и гореть. Таким образом, тонкие провода будут выдерживать меньший ток, чем толстые, при прочих равных условиях. Предел пропускной способности проводника известен как его допустимая нагрузка .

В первую очередь из соображений безопасности определенные стандарты для электропроводки были установлены в США и указаны в Национальном электротехническом кодексе (NEC) . В типичных таблицах допустимой токовой нагрузки проводов NEC указаны допустимые максимальные токи для различных размеров и применений проводов. Хотя точка плавления меди теоретически накладывает ограничение на допустимую нагрузку на провод, материалы, обычно используемые для изоляции проводов, плавятся при температурах намного ниже точки плавления меди, и поэтому практические значения допустимой нагрузки основаны на тепловых пределах изоляции . .Падение напряжения в результате чрезмерного сопротивления проводов также является фактором при выборе размеров проводников для их использования в цепях, но это соображение лучше оценивать с помощью более сложных средств (которые мы рассмотрим в этой главе). Таблица, полученная из списка NEC, показана, например:

Таблица 11.2 Сенсорность медных проводников на открытом воздухе при 30 градусах Цельсия

Изоляция:	RUW, Т	THW, THWN	ФЭП, ФЭПБ
Тип:	TW	RUH	THHN, XHHW

Размер	Текущий рейтинг	Текущий рейтинг	Текущий рейтинг
AWG	при 60 градусах Цельсия	при 75 градусах Цельсия	при 90 градусах Цельсия
20	* 9	–	* 12.5
19	* 13	–	18
16	* 18	–	24
14	25	30	35
12	30	35	40
10	40	50	55
8	60	70	80
6	80	95	105
4	105	125	140
2	140	170	190
1	165	195	220
1/0	195	230	260
2/0	225	265	300
3/0	260	310	350
4/0	300	360	405

* = оценочные значения; как правило, провода малого диаметра не производятся с изоляцией такого типа

Обратите внимание на существенные различия в допустимой нагрузке между проводами одинакового сечения с разными типами изоляции.Это связано, опять же, с тепловыми пределами (60 °, 75 °, 90 °) каждого типа изоляционного материала.

Эти значения допустимой нагрузки даны для медных проводов в «свободном воздухе» (максимальная типичная циркуляция воздуха), в отличие от проводов, помещенных в кабелепровод или кабельные лотки. Как вы заметите, в таблице не указаны значения силы тока для проводов малого диаметра. Это связано с тем, что NEC занимается в первую очередь силовой проводкой (большие токи, большие провода), а не проводами, обычными для слаботочных электронных устройств.

Последовательности букв, используемые для обозначения типов проводников, имеют значение, и эти буквы обычно относятся к свойствам изолирующего слоя (слоев) проводника. Некоторые из этих букв символизируют индивидуальные свойства провода, а другие — просто аббревиатуры. Например, буква «Т» сама по себе означает «термопластик» в качестве изоляционного материала, как в «TW» или «THHN». Однако трехбуквенная комбинация «MTW» является аббревиатурой для Machine Tool Wire , типа провода, изоляция которого сделана так, чтобы быть гибкой для использования в машинах, испытывающих значительное движение или вибрацию.

Изоляционный материал

• C = хлопок
• FEP = фторированный этиленпропилен
• MI = минерал (оксид магния)
• PFA = перфторалкокси
• R = резина (иногда неопрен)
• S = силиконовая «резина»
• SA = силикон-асбест
• T = термопласт
• TA = Термопласт-асбест
• TFE = политетрафторэтилен («тефлон»)
• X = сшитый синтетический полимер
• Z = модифицированный этилентетрафторэтилен

Тепловая нагрузка

• H = 75 градусов Цельсия
• HH = 90 градусов Цельсия

Наружное покрытие («Оболочка»)

Особые условия обслуживания

• U = Подземный
• Вт = мокрый
• -2 = 90 градусов Цельсия и влажный

Таким образом, проводник «THWN» имеет изоляцию из термопласта T , устойчив к потреблению тепла H при температуре 75 ° C, рассчитан на Вт, и другие условия и поставляется с внешней оболочкой из илона N .

Подобные буквенные коды используются только для проводов общего назначения, например, используемых в домашних условиях и на предприятиях. Для приложений с высокой мощностью и / или тяжелых условий эксплуатации сложность технологии проводов не поддается классификации по нескольким буквенным кодам. Проводники воздушных линий электропередачи обычно изготавливаются из чистого металла и подвешиваются к опорам с помощью стеклянных, фарфоровых или керамических опор, известных как изоляторы. Даже в этом случае фактическая конструкция провода, способного выдерживать физические нагрузки, как статические (собственный вес), так и динамические (ветер) нагрузки, может быть сложной, с несколькими слоями и разными типами металлов, намотанными вместе, чтобы сформировать единый проводник.Большие подземные силовые провода иногда изолируют бумагой, а затем заключают в стальную трубу, заполненную сжатым азотом или маслом, чтобы предотвратить проникновение воды. Такие проводники требуют вспомогательного оборудования для поддержания давления жидкости по всей трубе.

Другие изоляционные материалы находят применение в малых масштабах. Например, провод небольшого диаметра, используемый для изготовления электромагнитов (катушек, создающих магнитное поле из потока электронов), часто изолируют тонким слоем эмали.Эмаль является прекрасным изоляционным материалом и очень тонкая, что позволяет наматывать множество «витков» проволоки на небольшом пространстве.

• Сопротивление провода создает тепло в рабочих цепях. Это тепло представляет собой потенциальную опасность возгорания.
• Тонкие провода имеют более низкий допустимый ток («допустимую нагрузку»), чем толстые провода, из-за их большего сопротивления на единицу длины и, следовательно, большего тепловыделения на единицу тока.
• Национальный электротехнический кодекс (NEC) определяет допустимую силу тока для силовой проводки в зависимости от допустимой температуры изоляции и области применения провода.

Расчет сопротивления проводов

Номинальная допустимая нагрузка проводника — это грубая оценка сопротивления, основанная на потенциальной опасности возникновения пожара по току. Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, вызванное сопротивлением проводов в цепи, вызывает другие проблемы, кроме предотвращения возгорания. Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела. В этом случае падение напряжения из-за сопротивления проводов может вызвать технические проблемы, будучи в пределах безопасных (пожарных) пределов допустимой нагрузки:

Если нагрузка в приведенной выше схеме не выдерживает напряжения ниже 220 В при напряжении источника 230 В, то лучше убедиться, что проводка не упадет более чем на 10 вольт по пути.Если подсчитать как питающие, так и обратные проводники этой цепи, это оставляет максимально допустимое падение в 5 вольт по длине каждого провода. Используя закон Ома (R = E / I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:

[латекс] R = \ frac {E} {I} [/ латекс]

[латекс] = \ frac {5V} {25A} [/ латекс]

[латекс] R = 0,2 Ом [/ латекс]

Мы знаем, что длина каждого куска провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для определенного размера и длины провода? Для этого нам понадобится другая формула:

[латекс] \ tag {11.2} \ text {R} = \ rho \ ell / \ text {A} [/ latex]

Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), которая похожа на строчную букву «p»), его длиной («l») и поперечным сечением. площадь сечения («А»). Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается по мере увеличения длины (аналогия: труднее протолкнуть жидкость через длинную трубу, чем через короткую) и уменьшается по мере увеличения площади поперечного сечения ( аналогия: жидкость легче течет по толстой трубе, чем по тонкой).Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.

Удельное сопротивление нескольких проводящих материалов можно найти в следующей таблице. Внизу таблицы мы находим медь, уступающую только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):

Таблица 11.3 Удельное сопротивление при 20 градусах Цельсия

Материал	Элемент / Сплав	(Ом-смил / фут)	(мкОм-см)
нихром	Сплав	675	112.2
Нихром В	Сплав	650	108,1
Манганин	Сплав	290	48,21
Константан	Сплав	272,97	45,38
Сталь *	Сплав	100	16,62
Платина	Элемент	63,16	10,5
Утюг	Элемент	57.81	9,61
Никель	Элемент	41,69	6,93
цинк	Элемент	35,49	5,90
молибден	Элемент	32,12	5,34
Вольфрам	Элемент	31,76	5,28
Алюминий	Элемент	15,94	2.650
Золото	Элемент	13,32	2,214
Медь	Элемент	10,09	1,678
Серебро	Элемент	9,546	1,587

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%

Обратите внимание, что значения удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странной единице «Ом-см-мил / фут» (Ом-см-мил / фут). Эта единица указывает, какие единицы мы должны использовать в формуле сопротивления ( [латекс] \ text {R} = \ rho \ ell / \ text {A} [/ latex]).В этом случае эти значения удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круглых милах.

Метрической единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), при этом 1,66243 x 10 _-9 Ом-метров на Ом-см-мил / фут (1,66243 x 10 _-7 Ом-см на Ом-см-дюйм). В столбце таблицы Ом-см цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9.61 мкОм-см, что можно представить как 9,61 x 10 _-6 Ом-см.

При использовании единицы измерения удельного сопротивления в Ом-метре в формуле [латекс] \ text {R} = \ rho \ ell / \ text {A} [/ latex] длина должна быть в метрах, а площадь — в квадратные метры. При использовании единицы Ω-сантиметр (Ω-см) в той же формуле длина должна быть в сантиметрах, а площадь — в квадратных сантиметрах.

Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-см / фут, Ом-м или Ом-см).Однако можно предпочесть использовать Ом-см-мил / фут при работе с круглым проводом, площадь поперечного сечения которого уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шиной нестандартной формы или изготовленной по индивидуальному заказу шиной, вырезанной из металлического материала, где известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими могут быть единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр или Ом-см.

Возвращаясь к нашей примерной схеме, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на длине 2300 футов.Предполагая, что мы собираемся использовать медный провод (самый распространенный тип производимого электрического провода), мы можем настроить нашу формулу следующим образом:

[латекс] R = ρ \ frac {e} {A} [/ латекс]

Решение для области (A):

[латекс] A = ρ \ frac {e} {R} [/ латекс]

[латекс] = (10,09 Ом-см / фут) (\ frac {2300feet} {0,2 Ом}) [/ латекс]

[латекс] = 116 035 см [/ латекс]

Алгебраически решая относительно A, мы получаем значение 116 035 круговых милов.Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошных проводов, мы обнаруживаем, что проволока «двойной длины» (2/0) с длиной 133 100 см является достаточной, в то время как следующий меньший размер, «одинарная проводка» (1/0) с длиной 105 500 см слишком мала. . Имейте в виду, что ток в нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимой токовой нагрузки для медных проводов на открытом воздухе, достаточно было бы провода калибра 14 (если речь идет о , а не о , вызывающем возгорание). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14 калибра был бы очень неприемлемым.

Ради интереса, давайте посмотрим, как провод 14 калибра повлияет на характеристики нашей силовой цепи. Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что проволока калибра 14 имеет площадь поперечного сечения 4 107 круглых милов. Если мы все еще используем медь в качестве материала для проволоки (хороший выбор, если только мы не на действительно богаты и не можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), То наше удельное сопротивление все равно будет 10,09 Ом-см · дюйм / фут. :

[латекс] R = ρ \ frac {e} {A} [/ латекс]

[латекс] = (10.09 Ом-см / фут) (\ frac {2300feet} {4107}) [/ латекс]

[латекс] = 5,651 Ом [/ латекс]

Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода калибра 14, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый отрезок провода в цепи имеет сопротивление 5,651 Ом:

Общее сопротивление проводов нашей схемы составляет 2 раза 5,651 или 11,301 Ом. К сожалению, это , а на слишком большое сопротивление, чтобы обеспечить ток в 25 ампер при напряжении источника 230 вольт.Даже если бы сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как видите, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.

Давайте рассмотрим пример проблемы сопротивления для отрезка сборной шины, изготовленной по индивидуальному заказу. Предположим, у нас есть кусок сплошного алюминиевого стержня шириной 4 см, высотой 3 см и длиной 125 см, и мы хотим рассчитать сквозное сопротивление по длине (125 см).2}) [/ latex]

[латекс] = 27,604 мкОм [/ латекс]

Как видите, из-за большой толщины шины имеет очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большим удельным сопротивлением.

Процедура определения сопротивления шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как должны.

• Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения, при прочих равных условиях.
• Удельное сопротивление («ρ») — это свойство любого проводящего материала, показатель, используемый для определения сквозного сопротивления проводника данной длины и площади в этой формуле: R = ρl / A
• Удельное сопротивление материалов указывается в единицах Ом-см / фут или Ом-метр (метрическая система). Коэффициент преобразования между этими двумя единицами равен 1.66243 x 10 _-9 Ом-метров на Ом-см-дюйм / фут или 1,66243 x 10 _-7 Ом-см на Ом-см-дюйм / фут.
• Если падение напряжения в цепи критично, необходимо произвести точный расчет сопротивления проводов до выбора сечения проводов.

Вы могли заметить в таблице удельных сопротивлений, что все значения указаны для температуры 20 ° C. Если вы подозревали, что это означает, что удельное сопротивление материала может изменяться с температурой, вы были правы!

Значения сопротивления проводов при любой температуре, отличной от стандартной (обычно указываемой на уровне 20 Цельсия) в таблице удельного сопротивления, должны определяться по еще одной формуле:

[латекс] R = R_ {ref} [1 + α (T-T_ {ref})] \ tag {11.3} [/ латекс]

Где,

[латекс] R = \ text {Сопротивление проводимости при температуре «T»} [/ латекс]

[латекс] R_ {ref} = \ text {Сопротивление проводимости при эталонной температуре} [/ латекс]

[латекс] T_ {ref} = \ text {обычно} 20 ° C \ text {, но иногда} 0 ° C [/ латекс]

[латекс] α = \ text {Температурный коэффициент сопротивления материала проводника} [/ латекс]

[латекс] \ text {T = Температура проводника в градусах Цельсия} [/ латекс]

[латекс] T_ {ref} = \ text {Эталонная температура, при которой указана α для проводника} [/ латекс]

Константа «альфа» (α) известна как температурный коэффициент сопротивления и символизирует коэффициент изменения сопротивления на градус изменения температуры.Так же, как все материалы имеют определенное удельное сопротивление (при 20 ° C), они также изменяют сопротивление в зависимости от температуры на определенную величину. Для чистых металлов этот коэффициент является положительным числом, что означает, что сопротивление увеличивается на с повышением температуры. Для элементов углерода, кремния и германия этот коэффициент является отрицательным числом, что означает, что сопротивление уменьшается на с повышением температуры. Для некоторых металлических сплавов температурный коэффициент сопротивления очень близок к нулю, что означает, что сопротивление практически не изменяется при изменении температуры (хорошее свойство, если вы хотите построить прецизионный резистор из металлической проволоки!).В следующей таблице приведены температурные коэффициенты сопротивления для нескольких распространенных металлов, как чистых, так и легированных:

Таблица 11.4 Температурные коэффициенты сопротивления при 20 градусах Цельсия

Материал	Элемент / Сплав	«альфа» на градус Цельсия
Никель	Элемент	0,005866
Утюг	Элемент	0,005671
молибден	Элемент	0.004579
Вольфрам	Элемент	0,004403
Алюминий	Элемент	0,004308
Медь	Элемент	0,004041
Серебро	Элемент	0,003819
Платина	Элемент	0,003729
Золото	Элемент	0,003715
цинк	Элемент	0.003847
Сталь *	Сплав	0,003
нихром	Сплав	0,00017
Нихром В	Сплав	0,00013
Манганин	Сплав	+/- 0,000015
Константан	Сплав	-0,000074

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5% тыс.

Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как температура может повлиять на сопротивление провода и, следовательно, на характеристики схемы:

Эта цепь имеет полное сопротивление проводов (провод 1 + провод 2) 30 Ом при стандартной температуре.Составив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления получаем:

При 20 ° C мы получаем 12,5 В на нагрузке и всего 1,5 В (0,75 + 0,75) падаем на сопротивление провода. Если бы температура поднялась до 35 ° по Цельсию, мы могли бы легко определить изменение сопротивления для каждого отрезка провода. Предполагая использование медной проволоки (α = 0,004041), получаем:

[латекс] R = R_ {ref} [1 + α (T-T_ {ref})] [/ латекс]

[латекс] = (15 Ом) [1 + 0.004041 (35 ° -20 °)] [/ латекс]

[латекс] = 15,909 Ом [/ латекс]

Пересчитав значения нашей схемы, мы увидим, какие изменения принесет это повышение температуры:

Как видите, в результате повышения температуры напряжение на нагрузке упало (с 12,5 до 12,42 вольт), а на проводах увеличилось (с 0,75 до 0,79 вольт). Хотя изменения могут показаться незначительными, они могут быть значительными для линий электропередач, протянувшихся на несколько километров между электростанциями и подстанциями, подстанциями и нагрузками.Фактически, электроэнергетические компании часто должны учитывать изменения сопротивления линии в результате сезонных колебаний температуры при расчете допустимой нагрузки системы.

• Большинство проводящих материалов изменяют удельное сопротивление при изменении температуры. Вот почему значения удельного сопротивления всегда указываются для стандартной температуры (обычно 20 или 25 ° C).
• Коэффициент изменения сопротивления на градус Цельсия изменения температуры называется температурным коэффициентом сопротивления .Этот коэффициент представлен греческой строчной буквой «альфа» (α).
• Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с повышением температуры. Чистые металлы обычно имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Коэффициенты, приближающиеся к нулю, могут быть получены путем легирования некоторых металлов.
• Отрицательный коэффициент для материала означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Полупроводниковые материалы (углерод, кремний, германий) обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты сопротивления.

Атомы в изоляционных материалах имеют очень плотно связанные электроны, очень хорошо сопротивляющиеся свободному потоку электронов. Однако изоляторы не могут выдерживать неопределенное количество напряжения. При достаточном напряжении любой изолирующий материал в конечном итоге поддастся электрическому «давлению», и тогда возникнет ток. Однако, в отличие от ситуации с проводниками, где ток линейно пропорционален приложенному напряжению (при фиксированном сопротивлении), ток через изолятор весьма нелинейен: при напряжениях ниже определенного порога ток практически не протекает, но если приложенное напряжение превышает это пороговое напряжение (известное как напряжение пробоя или диэлектрическая прочность ), возникнет прилив тока.

Электрическая прочность — это напряжение, необходимое для пробоя диэлектрика , то есть для проталкивания тока через изолирующий материал. После диэлектрического пробоя материал может больше не вести себя как изолятор, поскольку молекулярная структура изменилась в результате нарушения. Обычно происходит локальный «прокол» изолирующей среды, по которому при пробое протекал ток.

Толщина изоляционного материала играет роль в определении его напряжения пробоя.Удельная диэлектрическая прочность иногда указывается в вольтах на мил (1/1000 дюйма) или киловольтах на дюйм (эти две единицы эквивалентны), но на практике было обнаружено, что связь между напряжением пробоя и толщиной не существует. точно линейный. Изолятор в три раза толще имеет электрическую прочность чуть менее чем в три раза. Однако для приблизительной оценки допустимы значения вольт на толщину.

Материал *	Электрическая прочность (кВ / дюйм)
Вакуум	20
Воздух	от 20 до 75
Фарфор	от 40 до 200
Парафиновый воск	от 200 до 300
Трансформаторное масло	400
Бакелит	300 до 550
Резина	450 до 700
Шеллак	900
Бумага	1250
тефлон	1500
Стекло	от 2000 до 3000
Слюда	5000

* = Перечисленные материалы специально подготовлены для электрического использования.

• При достаточно высоком приложенном напряжении электроны могут быть освобождены от атомов изоляционных материалов, в результате чего через этот материал будет протекать ток.
• Минимальное напряжение, необходимое для «разрушения» изолятора путем пропускания через него тока, называется напряжением пробоя или , диэлектрическая прочность .
• Чем толще кусок изоляционного материала, тем выше напряжение пробоя при прочих равных условиях.
• Удельная диэлектрическая прочность обычно измеряется в одной из двух эквивалентных единиц: вольт на мил или киловольт на дюйм.

Электромагнетизм

— Почему толщина провода влияет на сопротивление?

Я собираюсь подойти к вашему вопросу несколько иначе, чтобы попытаться дать вам более интуитивное понимание того, почему сопротивление падает.

Давайте сначала рассмотрим эквивалентное сопротивление простой цепи:

_{(источник: electronics.dit.ie)}

Когда резисторы включены параллельно (нижняя цепь на рисунке), общее сопротивление составляет: \ $ \ frac {1} {R_ {Total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3}… \ frac {1} {R_n} \

$

Вы можете увидеть это уравнение в учебнике, но вам может быть интересно: «Но вы добавили больше резисторов! Как это могло снизить сопротивление?».

Чтобы понять почему, давайте посмотрим на электрическую проводимость. Электропроводность — это величина, обратная сопротивлению. То есть, чем меньше сопротивление у материала, тем он более проводящим. Проводимость определяется как \ $ G = \ frac {1} {R} \ $, где \ $ G \ $ — проводимость, а \ $ R \ $ — сопротивление.

Теперь это интересно, посмотрите, что происходит, когда мы используем проводимость в уравнении сопротивления параллельной цепи.

\ $ Проводимость = G_ {Total} = G_1 + G_2 + G_3 .. G_n = \ frac {1} {R_ {Total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ гидроразрыв {1} {R_3} … \ frac {1} {R_n} \

долларов США

Здесь мы видим, что проводимость увеличивается при добавлении дополнительных резисторов параллельно, а сопротивление уменьшается! Каждый резистор способен проводить определенное количество тока. Когда вы добавляете резистор параллельно, вы добавляете дополнительный путь, по которому может течь ток, и каждый резистор вносит определенную величину проводимости.

Когда у вас более толстый провод, он действует как эта параллельная цепь. Представьте, что у вас есть одна жила проволоки. У него есть определенная проводимость и определенное сопротивление. Теперь представьте, что у вас есть проволока, состоящая из 20 отдельных жил, каждая из которых имеет такую ​​же толщину, как и ваша предыдущая отдельная жилка.

Если каждая жилка имеет определенную проводимость, наличие провода с 20-ю жилами означает, что ваша проводимость теперь в 20 раз больше, чем провод с одной жилой.Я использую жгуты, потому что это помогает понять, насколько толстая проволока — это то же самое, что и несколько меньших проволок. Поскольку проводимость увеличивается, это означает, что сопротивление уменьшается (поскольку оно обратно пропорционально проводимости).

Resistivity and Resistance — University Physics Volume 2

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление — это мера того, насколько сложно пропустить ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление является характеристикой материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление является характеристикой провода или компонента.

Для расчета сопротивления рассмотрим участок проводящего провода с площадью поперечного сечения A , длиной L и удельным сопротивлением. Батарея подключается к проводнику, обеспечивая разность потенциалов на нем ((рисунок)). Разность потенциалов создает электрическое поле, пропорциональное плотности тока, согласно.

Величина электрического поля на участке проводника равна напряжению, деленному на длину,, а величина плотности тока равна току, деленному на площадь поперечного сечения. Используя эту информацию и вспомнив что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем видеть, что напряжение пропорционально току:

Единицей измерения сопротивления является ом,.Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекания тока или обеспечения падения напряжения. (Рисунок) показывает символы, используемые для резистора в принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-см.») И Международной электротехнической комиссией (IEC).Обе системы обычно используются. Мы используем стандарт ANSI в этом тексте для его визуального распознавания, но отметим, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что упрощает чтение.

Обозначения резистора, используемого в принципиальных схемах. (а) символ ANSI; (б) символ IEC.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Резистор можно смоделировать как цилиндр с площадью поперечного сечения A и длиной L , изготовленный из материала с удельным сопротивлением ((рисунок)).Сопротивление резистора составляет.

Модель резистора в виде однородного цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A . Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь поперечного сечения A , тем меньше его сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резистора является углерод. Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, к нему прикреплены два медных провода.Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка сделана из материала оксида металла, который имеет полупроводниковые свойства, аналогичные углеродным. Опять же, в концы резистора вставляются медные провода. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на (Рисунок).

Многие резисторы имеют вид, показанный на рисунке выше. Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют собой первые две цифры сопротивления резистора.{5} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {Ω} Ошибка пакета inputenc: символ Юникода ± (U + 00B1) начальный текст: … ext {Ω} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {±} Файл завершился при сканировании использования \ text @. Экстренная остановка.

.

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление или более. Сухой человек может иметь сопротивление руки к ноге, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около.Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление зависит от формы объекта и материала, из которого он состоит.

Плотность тока, сопротивление и электрическое поле для токоведущего провода. Рассчитайте плотность тока, сопротивление и электрическое поле медного провода длиной 5 м и диаметром 2,053 мм (калибр 12), по которому проходит ток с током 0,5 м.

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая есть, и определение плотности тока. Сопротивление можно найти, используя длину провода, площадь и удельное сопротивление меди, где. Удельное сопротивление и плотность тока можно использовать для определения электрического поля.

Решение Сначала мы рассчитываем плотность тока:

Сопротивление провода

Наконец, мы можем найти электрическое поле:

Значимость Исходя из этих результатов, неудивительно, что медь используется для проводов, пропускающих ток, потому что сопротивление довольно мало.Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку оно прямо пропорционально. Мы знаем, что для цилиндра L и A не сильно изменяются с температурой, R имеет ту же температурную зависимость, что и (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где — исходное сопротивление (обычно принимается равным R — сопротивление после изменения температуры. Цветовой код показывает сопротивление резистора при температуре.

Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление ((Рисунок)). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры. Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Проверьте свои знания Тензодатчик — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей основы, поддерживающей рисунок из проводящей фольги. Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения основы. Как меняется сопротивление тензодатчика? Влияет ли тензодатчик на изменение температуры?

Рисунок фольги растягивается по мере растяжения основы, а дорожки фольги становятся длиннее и тоньше.Поскольку сопротивление рассчитывается как, сопротивление увеличивается по мере того, как дорожки из фольги растягиваются. При изменении температуры меняется и удельное сопротивление дорожек фольги, изменяя сопротивление. Один из способов борьбы с этим — использовать два тензодатчика, один используется в качестве эталона, а другой — для измерения деформации. Два тензодатчика поддерживаются при постоянной температуре

Сопротивление коаксиального кабеля Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные шумы, которые являются сигналами от другого оборудования и приборов.Коаксиальные кабели используются во многих случаях, когда требуется устранение этого шума. Например, их можно найти дома через кабельное телевидение или другие аудиовизуальные соединения. Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника с радиусом, окруженного вторым, внешним концентрическим проводником с радиусом ((Рисунок)). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например полиэтиленовым пластиком. Между двумя проводниками возникает небольшой ток радиальной утечки. Определите сопротивление коаксиального кабеля длиной L .

Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических жил, разделенных изоляцией. Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных средствах связи.

Стратегия Мы не можем использовать уравнение напрямую. Вместо этого мы смотрим на концентрические цилиндрические оболочки толщиной dr и интегрируем.

Решение Сначала находим выражение для dR , а затем интегрируем от до,

Значение Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов, а также удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника.Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к ослаблению (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.

Проверьте свое понимание Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиуса двух проводников. Если вы разрабатываете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?

Чем больше длина, тем меньше сопротивление.Чем больше удельное сопротивление, тем выше сопротивление. Чем больше разница между внешним радиусом и внутренним радиусом, то есть чем больше соотношение между ними, тем больше сопротивление. Если вы пытаетесь максимизировать сопротивление, выбор значений для этих переменных будет зависеть от приложения. Например, если кабель должен быть гибким, выбор материалов может быть ограничен.

Факторы, влияющие на сопротивление провода

Сопротивление объект — это мера того, насколько резистентный ток должен течь через этот объект.Ему присвоен символ R и единица измерения W (греческая буква омега и произносится как «ом») . Только ток течет через компонент цепи, если разность потенциалов (напряжение) равна положить через это. Чем больше разность потенциалов на концах, тем больше больше текущий поток. Это потому, что есть более крутая электрическая наклон ‘на месте, чтобы заряды скользили вниз … круче наклон — быстрее горка! Уравнение ниже используется для определения сопротивления компонента на основе измерений ток, протекающий через него, и разность потенциалов на его заканчивается.

Банка вы набрасываете принципиальную схему подходящей схемы, которую вы могли бы использовать, чтобы найти откуда такая информация?

Ты должен быть способен!

В = I R Где В = разность потенциалов в вольтах (В) Я = ток в амперах (A) и R = сопротивление в Ом ()

Текущий курс расхода заряда .Заряд, текущий по проводу, переносится электронами. которые вращаются вокруг атомов, составляющих проволоку. Как только разность потенциалов электроны обычно дрейфуют в одном направлении (вы можете подумать как скатывание по склону). Чем больше p.d. тем быстрее их средний скорость, и чем больше заряд переместится за точку в секунду — больше Текущий!

Увеличение числа электронов, испытывающих «наклон», будет означать больший поток через точку в секунда и так больше заряда проходит точку за секунду и больше тока потоки.

Всего четыре факторы, влияющие на сопротивление провода:

Сопротивление пропорционально длине . Если взять провод разной длины и дать каждому конкретную разность потенциалов на концах. В чем длиннее провод, тем меньше вольт будет на каждый его сантиметр. Этот означает, что «электрическая крутизна», заставляющая электроны двигаться, становится менее крутой по мере удлинения проволоки, а средняя скорость дрейфа электронов уменьшается.Правильный термин для этого «электрического наклона» — градиент потенциала. Меньший градиент потенциала (меньше вольт на метр) означает, что ток уменьшается с увеличением длины и сопротивления увеличивается.

Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения . Чем больше площадь поперечного сечения провода тем больше количество электронов которые испытывают «электрический наклон» из-за разницы потенциалов.Поскольку длина проволоки не меняется, каждый сантиметр остается прежним. количество вольт на нем — градиент потенциала не меняется и поэтому средняя скорость дрейфа отдельных электронов не меняется. изменение. Хотя они не двигаются быстрее, их больше движется так, чтобы общее движение заряда за заданное время было больше и текущий поток увеличивается. Это означает, что сопротивление уменьшается. Это делает не приводит к появлению прямолинейного графика, поскольку площадь поперечного сечения равна обратно пропорционально сопротивлению не прямо пропорционально Это.

Физики любят строить отношения по прямой линии, если могут …. ты можешь подумать способа получить прямой график через начало координат? Что бы у вас есть сюжет?

Сопротивление зависит по материалу проволока изготовлена ​​из . Тем плотнее атом удерживает свои внешние электроны, тем труднее будет сделать текущий поток.Электронная конфигурация атома определяет насколько атом будет готов позволить электрону уйти и блуждать через решетку. Если оболочка почти заполнена, атом неохотно позволять его электронам блуждать, а материал, в котором он находится, является изолятором. Если внешняя оболочка (или подоболочка с переходными металлами) меньше чем наполовину заполнен, тогда атом готов позволить электронам блуждать а материал — проводник.

А график для этого будет гистограммой, а не линейным графиком.

Сопротивление увеличивается с температурой провода . Более горячий провод имеет большее сопротивление из-за повышенной вибрации атомной решетки. Когда материал нагревается, атомы в решетке вибрируют сильнее. Это затрудняет движение электронов без взаимодействия. с атомом и увеличивает сопротивление. Связь между сопротивлением и температура не из простых.

((альфа) коэффициент термического сопротивления)

——————————————-

На уровне A мы будем поместите эти уравнения в уравнение. Проверять прочти страницу и читай дальше …..

Калькулятор падения напряжения

Калькулятор падения напряжения на проводе / кабеле и способ его расчета.

Калькулятор падения напряжения

* @ 68 ° F или 20 ° C

** Результаты могут отличаться для реальных проволок: различное удельное сопротивление материала и количество жил в проволоке.

*** Для провода длиной 2×10 футов длина провода должна составлять 10 футов.

Калькулятор калибра провода ►

Расчет падения напряжения

DC / однофазный расчет

Падение напряжения V в вольтах (В) равно току провода I в амперах (А), умноженному на 2 умноженной на длину одностороннего провода L в футах (футах), умноженного на сопротивление провода на 1000 футов R в омах (Ом / kft), деленное на 1000:

В _{падение (В)} = I _{провод (A)} × R _{провод (Ом)}

= I _{провод (A)} × (2 × L _(фут) × R _{провод (Ω / kft)} /1000 _{(ft / kft)} )

Падение напряжения V в вольтах (В) равно току провода I в амперах (А), умноженному на 2. длина одностороннего провода L в метрах (м), умноженная на сопротивление провода на 1000 метров R в омах (Ом / км), деленное на 1000:

В _{падение (В)} = I _{провод (A)} × R _{провод (Ом)}

= I _{провод (A)} × (2 × L _(м) × R _{провод (Ом / км)} /1000 _{(м / км)} )

3-х фазный расчет

Падение межфазного напряжения V в вольтах (В) равно квадратному корню из 3-кратного значения тока провода I в амперах (A), умноженного на односторонняя длина провода L в футах (футах), умноженная на сопротивление провода на 1000 футов R в омах (Ω / kft), деленное на 1000:

В _{падение (В)} = √3 × I _{провод (A)} × R _{провод (Ом)}

= 1.732 × I _{провод (A)} × ( L _(фут) × R _{провод (Ом / кВт)} /1000 _{(фут / кВт)} )

Падение межфазного напряжения V в вольтах (В) равно квадратному корню из 3-кратного значения тока провода I в амперах (A), умноженного на длина одностороннего провода L в метрах (м), умноженная на сопротивление провода на 1000 метры R в омах (Ом / км) разделить на 1000:

В _{падение (В)} = √3 × I _{провод (A)} × R _{провод (Ом)}

= 1.732 × I _{провод (A)} × ( L _(м) × R _{провод (Ом / км)} /1000 _{(м / км)} )

Расчет диаметра проволоки

Диаметр проволоки n калибра d _n в дюймах (дюймах) равен 0,005 дюйма, умноженному на 92 в степени 36 минус калибр n, деленное на 39:

d _{n (дюйм)} = 0,005 дюйма × 92 ^{(36- n ) / 39}

Диаметр проволоки n-го калибра d _n в миллиметрах (мм) равен 0.127 мм умножить на 92 в степени 36 минус число n, разделенное на 39:

d _{n (мм)} = 0,127 мм × 92 ^{(36- n ) / 39}

Расчет площади поперечного сечения провода

Площадь поперечного сечения провода n-го калибра A _n в круговых мил (kcmil) в 1000 раз больше диаметра квадратного провода d в ​​дюймах (дюймах):

A _{n (kcmil)} = 1000 × d _n ² = 0.025 дюйм ² × 92 ^{(36- n ) /19,5}

Площадь поперечного сечения провода калибра n A _n в квадратных дюймах (в дюймах ² ) равно пи, деленному на 4 диаметра квадратной проволоки d в дюймах (дюймах):

A _{n (в} 2 ₎ = (π / 4) × d _n ² = 0,000019635 дюйм ² × 92 ^{(36- n ) / 19,5}

Площадь поперечного сечения провода n-го калибра A _n в квадратных миллиметрах ( ² мм) равно pi, деленному на 4, умноженное на диаметр квадратной проволоки d в миллиметрах (мм):

A _{n (мм} 2 ₎ = (π / 4) × d _n ² = 0.012668 мм ² × 92 ^{(36- n ) /19,5}

Расчет сопротивления проводов

Сопротивление провода калибра n R в омах на килофит (Ом / кфут) равно 0,3048 × 1000000000 удельному сопротивлению провода ρ дюймов. Ом-метр (Ом · м), разделенное на 25,4 ² , умноженное на площадь поперечного сечения A _n в квадратных дюймах (в ² ):

R _{n (Ом / кфут)} = 0,3048 × 10 ⁹ × ρ _{(Ом · м)} / (25.4 ² × A _{n (в} 2 ₎ )

Сопротивление провода калибра n R в Ом на километр (Ом / км) равно 1000000000 удельному сопротивлению провода ρ дюйма ом-метры (Ом · м), разделенные на площадь поперечного сечения A _n в квадратных миллиметрах (мм ² ):

R _{n (Ом / км)} = 10 ⁹ × ρ _{(Ом · м)} / A _{n (мм} 2 ₎

AWG диаграмма

AWG #	Диаметр (дюйм)	Диаметр (мм)	Площадь (тыс. Км)	Площадь (мм 2 )
0000 (4/0)	0.4600	11,6840	211,6000	107.2193
000 (3/0)	0,4096	10,4049	167. 8064	85.0288
00 (2/0)	0,3648	9,2658	133.0765	67,4309
0 (1/0)	0,3249	8,2515	105,5345	53,4751
1	0,2893	7.3481	83,6927	42,4077
2	0,2576	6.5437	66,3713	33,6308
3	0,2294	5,8273	52,6348	26,6705
4	0,2043	5,1894	41,7413	21.1506
5	0,1819	4,6213	33.1024	16.7732
6	0,1620	4,1154	26,2514	13.3018
7	0,1443	3,6649	20,8183	10,5 488
8	0,1285	3,2636	16,5097	8,3656
9	0,1144	2,9064	13,0927	6,6342
10	0.1019	2,5882	10,3830	5,2612
11	0,0907	2.3048	8,2341	4,1723
12	0,0808	2,0525	6.5299	3,3088
13	0,0720	1,8278	5,1785	2,6240
14	0,0641	1,6277	4.1067	2,0809
15	0,0571	1.4495	3,2568	1,6502
16	0,0508	1,2908	2,5827	1,3087
17	0,0453	1,1495	2,0482	1.0378
18	0,0403	1.0237	1,6243	0,8230
19	0.0359	0,9116	1,2881	0,6527
20	0,0320	0,8118	1.0215	0,5176
21	0,0285	0,7229	0,8101	0,4105
22	0,0253	0,6438	0,6424	0,3255
23	0,0226	0,5733	0.5095	0,2582
24	0,0201	0,5106	0,4040	0,2047
25	0,0179	0,4547	0,3204	0,1624
26	0,0159	0,4049	0,2541	0,128
27	0,0142	0,3606	0.2015	0,1021
28	0.0126	0,3211	0,1598	0,0810
29	0,0113	0,2859	0,1267	0,0642
30	0,0100	0,2546	0,1005	0,0509
31	0,0089	0,2268	0,0797	0,0404
32	0,0080	0,2019	0.0632	0,0320
33	0,0071	0,1798	0,0501	0,0254
34	0,0063	0,1601	0,0398	0,0201
35	0,0056	0,1426	0,0315	0,0160
36	0,0050	0,1270	0,0250	0,0127
37	0.0045	0,1131	0,0198	0,0100
38	0,0040	0,1007	0,0157	0,0080
39	0,0035	0,0897	0,0125	0,0063
40	0,0031	0,0799	0,0099	0,0050

---

См.

No related posts.