Площадь сечения — важный критерий выбора кабельной продукции

Правильный проект электрических сетей на любом объекте – это очень важный этап. Учет подключаемых мощностей будущих потребителей обязателен при выборе кабеля. Главным параметром можно считать сечение кабеля по диаметру. Эта характеристика проводника определяет безопасность эксплуатации электрических приборов в сети.

Общая информация о кабеле и проводе

При всем разнообразии кабельной продукции для наружного или внутреннего устройства электросетей можно выделить два основных вида проводников. Если на срезе только одна жила, в изоляции или без нее – это провод. Если жил несколько, каждая из них имеющая свою изоляцию – то это кабель.

Токопроводящая жила выполняется либо литой, представляющей собой цельную проволоку, или свитая из нескольких тонких проводниковых нитей.

Особенности электрических проводов

Провод – это одна или несколько жил, соединяющих два участка электрической цепи. Жилы провода выпускаются как в изоляции, так без нее. Сфера применения «голых» проводов большого сечения, выполненных из алюминия, ограничена. Это монтаж воздушных линий электропередач. Во всех остальных случаях прокладывают провод в изоляции.

Кабель – это, по сути, несколько взаимоизолированных проводов, объединенных в общую оболочку. Толщина, или сечение токопроводящих жил подбирается с учетом мощности конечного энергопотребителя.

Так что такое сечение? Под этим понятием понимается разрез материала перпендикулярно его длине. В строительной сфере мы можем встретить сечение не только провода, но и трубы или металлической арматуры. Геометрическая форма сечения чаще всего представляет собой круг. Но выпускаются кабеля с сегментарными жилами, в таком случае на срезе мы получим сегмент (часть круга) в 1\3 или 1\4 круга. Такие жилы применяются в трех- и четырехжильных кабелях большого сечения.

Материалы проводников

Мощность, передаваемая по проводу или кабелю, напрямую зависит от материала токопроводящей жилы. Основными электротехническими материалами на сегодняшний день являются медь и алюминий. Для некоторых линий применяют сплавы, добавляя в том числе вольфрам, серебро или золото. Но такие сплавы дорогие и используются ограничено.

Алюминиевый провод монтируют в воздушных ЛЭП, поскольку он в 2,7 раза легче медного. В жилых помещениях, офисах или производствах чаще применяют кабель с проводником из меди. Такой кабель меньше греется, и при равном с алюминием сечении провода передает большую мощность.

Что будет если неправильно рассчитать сечение

Перед закупкой материала необходимо понимать мощность подключаемых устройств. Предположим, необходимо сделать разводку в кухне жилой квартиры. Для расчета мы принимаем во внимание максимальную суммарную мощность всей техники. Варочная поверхность, холодильник, микроволновая печь вместе потребляют до 6 киловатт мощности. Согласно нормам Правил устройства электроустановок (ПУЭ – основополагающий документ электромонтажника) определяем минимально необходимую площадь сечения проводников.

Если рассчитать неправильно и купить кабель с большей площадью сечения – это приведет к лишним финансовым затратам. Покупка кабеля с меньшим сечением может вызвать более неприятные последствия. При подаче по проводу повышенной мощности жила нагревается сильнее допустимого, а это приведет к разрушению изоляции, короткому замыканию или даже возгоранию на участке цепи.

Как и чем измерить диаметр провода проволоки

Итак, главным критерием при выборе кабеля согласно нагрузки является площадь сечения токопроводящей жилы. Вычислить это несложно, если измерить толщину (диаметр) проводника. Производители кабельной продукции нередко экономят на материале. Поэтому информация на ценнике о площади сечения может на 10-20% отличаться от реального.

К примеру, если мы видим маркировку кабеля ВВГнг 3х2,5, то подразумевается наличие трех проводниковых жил из меди с площадью сечения 2,5 мм. кв. каждая. Но так будет только в том случае, если кабель изготовлен по ГОСТ. Если продукция изготавливается по ТУ, то сечение кабеля может быть меньше. А чем это грозит, мы рассмотрели выше.

Таким образом, при выборе электротехнической продукции встает вопрос, как определить сечение провода. Самый точный инструмент для решения задачи – электронный микрометр. Но это довольно дорогое устройство, поэтому чаще применяют микрометр механический. Можно воспользоваться и штангенциркулем. Если под рукой нет специальных инструментов, то будем использовать менее точный инструмент. Например, карандаш и линейку. О каждом из способов пойдет речь ниже.

Ищем сечение провода по диаметру формула

Срез проводника чаще всего представляет собой круг. Формула для вычисления площади круга известна всем из школьного курса геометрии: S=π*R^2. В этой формуле S – это площадь, нужное нам сечение жилы, π – константа, известная со времен Пифагора и равная 3,141592, а R – радиус круга, или 1\2 диаметра.

Эта простая формула сечение проводника определяет с необходимой точностью и поможет избежать ошибок при покупке. В случае с сегментарным сечением проводника формула несколько усложняется и выглядит следующим образом: S=π*R^2*α/360, где α – угол сегмента. Для кабеля с тремя токопроводящими жилами это значение равно 120®, а для четырехжильного — 90®

Способы определения сечения провода пошагово

Для начала придется купить минимально возможный отрезок кабеля. Эта продукция продается по метражу, значит для исследования мы получим 1 метр провода. Затем с токопроводящих жил необходимо снять изолирующую оболочку и при помощи специального инструмента или линейки измерить толщину. Как узнать сечение кабеля по диаметру при помощи знаний из геометрии мы упоминали выше.

По диаметру, с помощью штангенциркуля или микрометра

Главная задача при вычислении сечения — максимально точно измерить диаметр проводника.  Лучший инструмент для этого — микрометр. Этот инструмент позволяет измерить толщину проводника с очень высокой точностью до тысячной доли миллиметра. Для этого оголенную жилу ставим к пятке инструмента и трещоткой ее прижимаем. Главное здесь не допустить сдавливания материала, иначе результат будет неверный.

Затем фиксируем имеющимся на инструменте фиксатором и по шкале на ручке и стебле микрометра смотрим результат. Главный минус этого способа – не у каждого есть в распоряжении этот инструмент, а стоит он недешево и ради одного-двух измерений покупать его нецелесообразно. Цена механического микрометра находится в диапазоне 3-4 тысяч рублей, электронный прибор обойдется не менее чем в 6 тысяч.

Дешевле стоит штангенциркуль, но измерения при помощи этого инструмента дают погрешность в десятые доли миллиметра. Но такая погрешность является допустимой.

Предположим, мы купили 1 метр кабеля ВВГнг 3х2,5, т.е. производителем площадь сечения заявлена 2,5 мм. кв. Измерения показали диаметр 1,68 мм. Подставляем полученный результат в формулу: S=3,14*(1,68/2)^2= 2,216 мм. кв. Это означает, что проверяемый отрезок выполнен не по ГОСТ, и следует либо пересмотреть схему либо искать продукцию другого производителя.

 По диаметру с помощью карандаша или ручки

При отсутствии специального измерительного инструмента можно воспользоваться любым круглым стержнем толщиной 1-2 см. Отлично для этого подойдет ручка, карандаш или отвертка. Такой способ актуален для проводов с небольшой площадью сечения, до 4 мм. кв. Жилу без оболочки плотными витками следует намотать на стержень, располагая обороты максимально плотно друг к другу. Затем измерить расстояние, которое на ручке или карандаше заняла намотка.

Полученное значение длины (в миллиметрах) нужно разделить на количество витков. Так мы получим значение диаметра сечения провода, которое потом используем в формуле для вычисления площади сечения. Предположим, на карандаш намотано 10 витков жилы от кабеля ВВГ 2х1,5. От начала до конца намотки по линейке получилось 1,4 см. При вычислении мы получим 1,5 мм. кв., что соответствует ГОСТ.

По диаметру с помощью линейки

Если работа предстоит с толстыми кабелями, то сечение кабеля по диаметру определить можно и при помощи обычной линейки. Например, кабель с сечением проводящих жил 50 мм. кв. имеет диаметр 8 мм. Такой размер допустимо измерять линейкой. При работе с тонкими проводниками линейку можно дополнить карандашом, как описано выше.

По диаметру с помощью готовых таблиц

В справочной литературе и на специализированных страницах в интернете нетрудно найти специальные электротехнические таблицы. Сечение и диаметр провода в этих данных указаны в связке с допустимой нагрузкой согласно ПУЭ. Использование таблиц не требует применения формул и вычислений. Ряд таких таблиц создаются с расчетом на специалистов, но есть и простые таблицы, с которыми сможет разобраться и не имеющий отношения к электрике человек. Пример такой таблицы для медного кабеля при стандартном напряжении 220В

По мощности или току

Если определена мощность будущей подключаемой нагрузки на проводник и напряжение тока в сети, то при помощи соответствующих формул и электротехнических таблиц можно высчитать сечение проводника. Площадь сечения определяет сопротивление провода и пропорционально силе тока. Формула  I=W\U, легко поможет вычислить силу тока на участке цепи. В данном вычислении I – сила тока, W – мощность подключаемой нагрузки, U – напряжение в сети.

Предположим, в сеть 220 В мы подключаем чайник мощностью 2200 Вт сила тока составит 2200/220 = 10А. Согласно электротехническим таблицам, площадь сечения медного токопроводящего провода должна составлять 2 мм. кв., а ее диаметр 1,6 мм.

Расчет сечения многожильного провода

Несколько сложнее вычислить сечение жилы, если она состоит из группы тонких проволок. К таким кабелям относятся изделия с маркировкой ПВС или КГ. Количество проводов в одной жиле четко определено и эти данные можно взять из характеристик кабеля на сайте продавца или в таблицах.

Толщину каждой проволоки возможно измерить только микрометром, поскольку это значение меньше миллиметра. К примеру, в кабеле КГ с заявленным сечением 2,5 мм. кв. токопроводящая жила сделана из 7 тонких проволок. А в проводе типа ПВС с большим сечением количество элементов жилы может составлять от 50 до 120 ниток.

Расчет сечения кабеля с помощью онлайн-калькуляторов

Самым удобным способом как определить сечение требуемых проводов для электрической сети на этапе проектирования является онлайн-калькулятор. Достаточно задать основные параметры линии и получить рекомендуемое значение.

Например, нужно подключить электрическую духовку мощностью 4,5 кВт на кухне. Расстояние от распределительного щита составит примерно 10 метров. Напряжение в домашней сети – 220 В. Для подключения будем применять кабель с медным проводником. Этих данных достаточно для расчета в калькуляторе. При таких параметрах получим сечение провода 4 мм. кв.

Какой кабель выбрать для квартирной проводки

Правила устройства электроустановок и Строительные нормы и правила предписывают применение в жилых помещениях строго определенные виды электротехнической продукции. Допустимые маркировки кабеля для разводки электросетей в квартирах:

•  ПУНП. Это самый недорогой кабель с токопроводящими жилами из меди. Три или две жилы в изоляции расположены параллельно друг другу в одной плоскости. Важно учитывать, что такие провода выпускаются чаще всего по ТУ, соответственно, сечение провода и диаметр могут быть немного меньше заявленного.
• ВВГ. Это самый распространенный вид медного кабеля для домашнего монтажа. Стандартно используют двух- и трехжильные варианты с сечением жил от 1.5 до 16 кв. мм. Лучше использовать разновидность ВВГнг, где последние две буквы указывают на негорючесть внешней изоляции. Выпускается и кабеля на основе алюминиевых жил с маркировкой АВВГ. Но лучше предпочесть медный проводник, поскольку он выдерживает больше нагрузки и дольше служит, а также легче в монтаже.
• NYM. Это наиболее качественные и дорогие провода для квартирной электропроводки. Они выпускаются по немецким стандартам и имеют улучшенные характеристики по электропроводности, негорючести и длительности эксплуатации. К сожалению, недобросовестные производители спекулируют на известности маркировки NYM. Иногда в магазинах встречаются кабеля, промаркированные «НУМ» или «NUM». В таком исполнении рассчитывать на качество не стоит.

Что еще влияет на нагрев проводов

Грамотно подобранное сечение провода предотвращает нагрев при подключении потребителя. Но при монтаже следует брать во внимание и другие факторы.

Кабель, проложенный открытым способом по стене, будет подвержен нагреву гораздо меньше, чем уложенный в штробу и замурованный штукатуркой. Возможен нагрев и в том случае, если кабеля смонтированы пучком из 3-4 и более линий. Монтаж линии запрещен и вблизи нагревательных приборов.

К примеру, если электрический провод будет проходить рядом с батареей отопления, то риск перегрева и возгорания возрастает. Все нормы прокладки квартирной проводки прописаны в ПУЭ, и отклонение от норм может привести к неприятным последствиям.

Параллельное соединение проводов электропроводки

Из курса физики известно, что элементы электрической цепи могут соединяться двумя способами: последовательно или параллельно.

В первом случае каждый потребитель тока соединяется с предыдущим, и электричество последовательно проходит по всем точкам цепи. При этом поломка одного элемента выключает всю последующую цепочку. Самый простой пример – елочная гирлянда. Достаточно выкрутить одну лампочку – и все следующие за ней погаснут.

Параллельное соединение применяется гораздо чаще. Оно распределяет ток от линии отдельно к каждому элементу. Такое подключение равномерно распределяет мощность между потребителями. Последовательное подключение, к примеру, розеток может вызвать перегрузку в цепи. А это риск перегрева и возгорания.