Важными критериями для выбора кабеля, обеспечивающего электропитание, являются многие величины, поэтому следует обращать пристальное внимание на следующие способы расчёта: расчет сечения кабеля по нагрузке и расчёт по сечению. Однако для достижения безопасности и надёжности не менее важно обращать внимание и на длину каждого элемента линии и всей линии в целом. К тому же, почти все современные приборы рассчитаны на определённые предельные значения рабочего напряжения (например: 185 - 240 Вольт), поэтому, если не учесть потери напряжения, связанные с длиной кабеля, можно получить напряжение на конце линии меньше, чем требуемое для нормальной работы устройств. Это, в свою очередь, может либо сделать их эксплуатацию невозможной («Ой, что-то насос не включается!»), либо вообще вывести их из строя. Таким образом, проводя расчёт сечения кабеля по длине, вы заботитесь и о безопасности, и о качественной работе системы.

Области применения расчёта сечения кабеля по длине

1. В быту. Чаще всего такой расчёт в бытовых условиях нужен при изготовлении удлинителей на большие расстояния. В подавляющем же большинстве случаев при прокладке кабелей в бытовых условиях сложные расчёты просто не нужны. Длина линий относительно невелика, поэтому потери напряжения малы настолько, что ими можно пренебречь. Однако, прокладывая линию, всегда следует оставлять запас 10 – 15 см с каждой стороны на коммутацию проводов и подключение (сварка, пайка или обжим), а концы кабеля, входящие в щиток – с ещё большим запасом для подключения защитной автоматики и аккуратной укладки.

То есть, в бытовых условиях на поверхности, по которой прокладывается кабель:

• Ставятся отметки расположения «точек» (выключатели, розетки, коммутационные коробочки, электропотребители и другие).
• Рулеткой производится замер расстояния и с запасом отрезается кабель.
• Кабель укладывается и крепится к поверхности в соответствии с требованиями ПУЭ.

 На практике многие опытные монтажники, имеющие напарника, поступают ещё проще в целях экономии времени: 

• Ставятся отметки расположения «точек» (выключатели, розетки, коммутационные коробочки, электропотребители и другие).
• Прокладка с запасом и крепление ведётся без предварительного замера, сразу по поверхности от «точки» к «точке» и впоследствии отрезается.

2. В промышленности. Необходимый расчёт сечения кабеля по длине производится на этапе проектирования промышленных сетей. Особенно важно сделать такие расчёты, если кабель будет иметь длительные и значительные нагрузки.

Все проводники, в силу своих свойств, имеют определённую величину электрического сопротивления, вызывающего потери при прохождении электрического тока. Факторы, влияющие на величину сопротивления и потерь: 

• сечение проводника (меньше сечение – больше потери);
• материал проводника (медь, алюминий);
• длина проводника (больше длина – больше потери).

В силу вышеприведённых факторов становится ясно, почему в проводниках наблюдается явление падения напряжения, равное величине тока, умноженной на значение сопротивления проводника. Допустимое значение падения напряжения – 5 %, если же полученная величина превысит этот предел, то проводник следует выбрать с большим сечением.

Как проводится расчет сечения кабеля по длине

1. В формулу для расчёта сечения подставляются длина, площадь сечения и удельное сопротивление проводника, определяемое по справочным таблицам, зависящее от марки кабеля или провода.

2. Затем определяются расчётные значения токов, разделив суммарную мощность нагрузки на величину напряжения в сети.

3. По справочной формуле высчитывается величина падения напряжения в данной сети или линии.

4. Оценка величины процентного соотношения падения напряжения к значению номинального напряжения в сети и выбор подходящего сечения проводника, укладывающегося в 5-ти процентный барьер.

Для промышленных, да и вообще крупных и средних предприятий, лучше всего производить комплексный расчёт, в котором будут учтены все требования для конкретных условий. Компания ПромЛан готова выполнить такие расчёты на самом высоком профессиональном уровне с гарантиями полной работоспособности сети при рабочих нагрузках и в случае необходимости наращивания производственных мощностей с минимальными затратами.

Пример расчёта в быту

1. Подсчитав суммарную мощность потребителей, мы получили примерно 3,8 кВт. Находим силу тока:

I = P/U·cosφ, где

I - сила тока, (А);

P - суммарная мощность, (Вт);

U - напряжение в сети, (В);

cosφ – коэффициент, равный 1 (если сети бытовые).

В нашем случае 3,8 кВт разделить на 220В будет равно 17,3 А. Используя таблицы ПУЭ №№ 1.3.4 и 1.3.5, находим требуемое сечение медного или алюминиевого кабеля. В быту следует использовать медь, поэтому при силе тока 17,3 А для использования понадобится медный кабель сечением 1,5 мм кв.

2. Рассчитываем сопротивление:

R = p·L/S, где

p – значение удельного сопротивления, (Ом·мм²/м);

R - сопротивление провода, (Ом);

S - площадь поперечного сечения, (мм²);

L - длина провода или кабеля, (м).

Значение р (удельное сопротивление) – величина постоянная:

Для одной жилы в кабеле длиной 20 м получаем: R = 0,0175·20/1,5 = 0,232 Ом, но так как ток проходит по одной жиле, а возвращается по другой, то длина удваивается: R_общ = 0,464 Ом.

3. Расчёт потерь напряжения проводится по формуле:

dU = I·R, где

dU – потери напряжения, (В);

I - сила тока, (А);

R - сопротивление провода или кабеля, (Ом).

dU = 17,3·0,464 = 4,06 В = 8,02 В

4. Расчёт потерь в процентном соотношении:

8,02 В / 220 В х 100% = 3,65%.

Так как полученная цифра не превышает допустимое значение 5%, то выбор верен. Если же эта цифра будет больше 5%-ой величины, то следует выбрать медный кабель не 1,5, а 2,5 мм кв.